顾及序列非平稳性的InSAR形变序列噪声分离与精化

地表形变序列提取是多时相合成孔径雷达干涉测量技术(Multi-temporal Interferometric Synthetic Aperture Radar, MT-InSAR)的最主要目的之一.受到随机噪声误差的影响, MT-InSAR获取的形变时间序列需要进一步精化.由于形变类型多种多样, 传统序列滤波处理方法容易出现单一模型不适用、滤波窗口难以确定、提取效果难以评估等问题, 难以实现海量监测目标的形变序列批量处理.针对这些问题, 本文提出了一种顾及序列非平稳性的广域InSAR形变序列噪声分离与精化方法.新方法构建了大范围区域的形变拟合模型库, 随后通过综合考虑拟合优度和残差平稳性, 对序列进行两次拟合, 充分分离出形变序列中的趋势性变化信号, 实现序列由非平稳向平稳的转化.最后对残余序列进行大窗口滤波, 实现对残余形变信号的提取, 最终完成含噪序列中的形变时间序列信号高精度分离与精化.本文利用传统三角滤波方法和新方法对规则形变序列和不规则形变序列进行了形变分量滤波提取对比实验, 实验结果表明, 相较于传统方法, 新方法对规则形变序列的形变分量提取精度较传统方法提高了40.69%, 不规则形变序列中提高了27.54%, 同时, 新方法也表现出了较为准确的模型识别能力.另外, 论文对新方法在滤波窗口选择、抗噪能力以及优化效果评价等方面的优越性进行了深入的分析和讨论.

利用SBAS-DInSAR技术提取腾冲火山区形变时间序列

基于6景JERS-1 L波段SAR影像,利用小基线集-合成孔径雷达干涉测量技术,通过线性形变相位、非线性形变相位、大气延迟相位以及地形残差相位的分离,提取了腾冲火山地区1995—1997年间地表形变时间序列(雷达视线向),与2003—2004年的GPS观测结果对比表明,SBAS-DInSAR技术提取地壳形变的精度可达亚厘米级。时间序列形变显示胆札-高田断裂两侧形变差异性显著,可能与其下方存在的地壳岩浆囊的活动有关。打鹰山地区地表形变揭示其下方可能存在隐伏断裂。

使用形变装置序列控制微型飞行器的问题研究

使用“鼓包”形变装置序列控制微型飞行器 (MAV)是一种新方法 ,一架MAV的稳定控制需要许多分布式的形变装置序列的组合来完成。由于MAV的体积和重量对形变装置的数量有很大限制 ,故形变装置序列选择是一个关键技术问题。本文就这个问题针对某无尾MAV ,做了机翼表面单点突起形变的灵敏度分析 ;

小波分析在地壳形变资料处理中的应用

小波变换的时频分析和奇异性检测特性 ,使得其在非稳态信号处理中有不可抵挡的优势 ,本文用已知的合成信号对这两个特性进行了分析和说明 .对几次地震前的形变时间序列资料 (定点潮汐形变观测、GPS观测 )作了小波变换 .结果发现 :地震前约 4个月左右 ,震中周围的几个定点形变台站都接收到周期为几天到十几天的异常信号 ;而地震前震中周围的几个GPS观测站均同时接收到周期为 3个月到半年左右的异常信号 ,不同的地震异常出现的时间不一样 .这些同时出现在多个台站或观测站的同频段的异常信号是可能的地震前兆 .

PS-InSAR技术用于太原市地面沉降形变分析

利用2008年8月～2010年9月间存档的20景ENVISAT ASAR数据,采用PS-InSAR技术进行太原市地面沉降监测。通过二维线性相位回归分析得到太原市2008～2010年的垂直形变速率以及形变时间序列,与同期水准监测结果比较具有很强的一致性。

利用InSAR技术研究滇西南镇康—永德地区现今地壳形变特征

基于12景ALOS PALSAR卫星影像,利用InSAR的前沿技术,提取了2007~2010年滇西南镇康—永德一带的平均地壳形变速率和形变时间序列,并结合不同时段的水准和GPS监测结果,从三维角度研究了该区域现今的地壳运动特征。研究结果表明,水准资料显示的镇康—永德一带异常隆起区位于南汀河断裂带附近,范围沿北东—南西方向呈近椭圆形展布。这一地壳形变异常区在数十年尺度上表现为隆升（速率约2~3 mm/a）,表明区域具备中强地震孕育的地壳形变背景。而在2007~2013的数年尺度上表现为大幅垂向形变波动,可能反映区域近年来地壳垂直运动比较活跃,应加强跟踪与监视。

利用SBAS-InSAR技术研究印尼Agung火山的形变特征与岩浆房参数

基于ALOSPALSAR影像，利用小基线集合成孔径雷达干涉测量技术，提取了位于印度尼西亚巴厘岛的Agung火山2007～2009年的地表形变时间序列，并基于Mogi点源模型和竖直椭球体模型反演了岩浆房参数。结果表明：Agung火山地区大气延迟相位干扰较严重，Agung火山在2007～2009年发生了较明显的隆升形变，且与时间呈正相关。竖直椭球体模型能够更好地拟合InSAR形变场，岩浆房位于火山体下方约5km处。SBAS—InSAR结果表明，应加强跟踪监测Agung火山的潜在喷发危险性。

形变预报模型的多层递阶分析

针对时间序列常用递推算法建模存在的缺点,提出一种适用于预报模型参数估算的新算法,应用动态系统模型参数随机化原理,把形变模型噪声归化到形变预报模型参数上,采用多层递阶分析方法建立形变预报模型。用天马台水准资料和厦门台水平摆资料进行的实例分析表明,新算法提高了形变预报的准确度。

利用InSAR技术研究新疆阿什库勒火山群现今活动性

新疆于田县以南250km处的阿什库勒盆地内部,坐落着由10余座主火山和数十个子火山组成的阿什库勒火山群。该火山群海拔较高,气候恶劣,现今活动性未知。文中基于Envisat ASAR和ALOS PALSAR卫星影像资料,利用干涉图堆叠技术和短基线集合成孔径雷达干涉测量技术提取了阿什库勒火山群地区2003—2010年的地表形变场,并据此分析了火山的现今活动状态。结果表明,2008年于田地震之前(2003—2007年),阿什库勒火山群地区比较稳定,形变不明显;2008年于田地震之后(2008—2010年),阿什库勒火山群地区整体有沿雷达视线方向隆升的态势,累积最大约1cm,为震后块体应力调整的结果,并非火山活动引起的地表形变。而于田地震地表同震破裂带北端则显示出了较强的东向水平运动和垂向下沉运动的形变态势,累积最大约6cm。

陕西泾阳南塬杏园滑坡InSAR监测分析

合成孔径雷达是近20年发展起来的一种空间对地观测技术,目前已被广泛应用于获取地表信息及地表形变。针对黄土滑坡空间尺度小、突发性强的特点,以陕西泾河南塬杏园滑坡为例,研究分析了In SAR进行黄土滑坡的特殊处理措施。自1976年以后,泾阳南塬开始大面积漫灌,地下水位不断上升,滑坡频繁发生。采用高分辨率Terra SAR数据以及小基线集In SAR技术进行了实例分析。结果不仅获得与工程勘察结果一致性强的滑坡空间分布参数,而且还获得了滑坡形变的空间分布和时间发育特征,成功探测出该滑坡的启动时间节点。滑前时间序列不但对滑坡机理分析非常重要,而且对类似滑坡的评估和预警也至关重要。

一种抗差的形变数据插补方法

针对传统基于空间插值和时间序列上的插值补全形变缺失数据的方法在空间点位分布稀疏、观测值连续缺失以及含有粗差的情况下插补效果不佳的问题,提出了一种基于抗差Kriged Kalman Filter的形变缺失数据插补方法。该方法是一种时空插值的算法,在空间点位分布稀疏时考虑时间上的相关性,在时间上出现连续缺失时考虑其他点位对插补点的影响,以提高插补缺失数据的精度。又将抗差估计融合到Kriged Kalman Filter中以抵抗形变数据中粗差对插补精度的影响。利用模拟数据及天津GPS地面沉降数据进行了实验分析。结果表明:由于该法考虑了监测点的时空相关性以及具有抗差性能,使得插补结果在空间点位稀疏、连续缺失或具有粗差的情况下都具有较高的插补精度。

Landslide monitoring with high-resolution SAR data in the Three Gorges region

Employing the well-known D-InSAR technique,we investigated landslide monitoring in the Three Gorges region using TerraSAR-X data.The experiment demonstrates that using both the amplitude and differential phase allows us to identify the precise location,deformation and time range of occurrence of certain landslides.To overcome the atmospheric effect on D-InSAR results,a time-series analysis was also carried out.The observed nonlinear relationship between the deformation and water level suggests that reservoir water level fluctuation is one of the major causes of landslides,which is significant in terms of issuing landslide warnings.In addition,the comparison of TerraSAR-X and C-band ASAR data results indicates that TerraSAR-X data provide far more reasonable deformation measurements because of their high temporal and spatial resolutions.