合成孔径雷达测量技术发展与应用

合成孔径雷达(SAR,Synthetic Aperture Radar)测量,通过搭载在卫星或飞机上的雷达系统发射微波信号并接收地面反射回来的信号,来获取地表的信息,可以在任何天气和光照条件下工作,具有全天时、全天候的特点,是一种主动微波遥感技术。SAR测量时,雷达系统沿直线轨迹运动,同时发射微波信号并接收地面反射回来的信号,生成高分辨率的二维图像,即SAR图像。SAR测量具有大范围覆盖、多极化和多角度观测、穿透力、高分辨率,可用于干涉测量的特征。SAR可以从卫星或飞机上对地表进行大范围的观测,在不同的极化和入射角度下获取数据,穿透云层、植被等遮挡物,获取地表以下的信息。同时,SAR凭借侧视成像的特点,可以被用来精确估计地球表面物体的标高,这使得未来SAR技术的使用领域进一步扩大。

基于极化合成孔径雷达干涉测量的平均树高提取技术

在新疆和田地区建立SIR-C/X SAR极化干涉测量试验区,获取2次重复飞行的SIR-C/XSAR全极化干涉测量数据、覆盖试验区的地形图4幅、Landsat-5 TM及Landsat-7 ETM+数据各一景。在此基础上,研究实现POLinSAR数据处理及树高反演算法,并对试验结果进行初步分析评价。结果表明:本文所采用的极化干涉测量数据处理方法及树高反演算法是正确的;受去相干噪声因素的影响,重复飞行极化干涉SAR相干影像上可能存在大量的非体散射去相干散射体,识别这些散射体并加以剔除是保证得到正确树高提取结果的重要步骤。

地基合成孔径雷达干涉测量技术及其应用

在简要讨论地基合成孔径雷达干涉测量(ground-based interferometric synthetic aperture radar,GB InSAR)技术原理的基础上,归纳了常规地基InSAR形变测量的主要处理流程。全面总结了地基干涉测量雷达系统的主要类型及其发展趋势,地基InSAR技术的主要应用领域以及目前存在的问题,对比分析了地基和星载InSAR在形变测量上的优势和不足。

合成孔径雷达干涉测量技术在矿山开采地表沉陷监测中的应用

文中介绍了合成孔径雷达干涉测量技术的发展概况和德国在矿山开采沉陷监测方面的应用成果，为我们研究城市与矿区地面沉陷的自动化监测问题，提供了新技术和新方法。

合成孔径雷达干涉技术及其在地表形变监测中的应用

合成孔径雷达干涉是一项较新的空间测量技术。它使用卫星或飞机搭载的合成孔径雷达系统获取高分辨率地面反射复数影像 ,每一分辨元的影像信息中不仅含有灰度信息 ,而且还包含干涉所需的相位信号。干涉技术主要是从覆盖同一地区的多幅合成孔径雷达图像提取干涉相位图 ,通过影像处理、一些特殊的数据处理方法 (如相位解缠等 )和几何转化来获取数字高程模型或探测地表形变等。尤其重要的是 ,用此技术监测地表形变最高可达毫米级精度。近十年来 ,合成孔径雷达干涉测量技术一直是研究的热点。随着合成孔径雷达干涉技术的逐渐成熟及新一代星载系统的发射 ,其图像分辨率和产品精度仍会继续得到提高。由于合成孔径雷达干涉技术具有前所未有的连续空间覆盖、高自动化和高精度的监测地表形变的能力 ,加上此技术广泛的应用前景 ,它已经吸收了各国学者的普遍关注。在地壳变形、地震监测和震后形变测量、火山运动、地面下沉以及冰川漂移等方面 ,均已开始运用合成孔径雷达干涉技术 ,有些已取得了较满意的成果。本文首先介绍合成孔径雷达的基本原理、发展及其特点 ,最后回顾及分析该技术在监测地面变形中的研究及应用。

基于合成孔径雷达差分干涉测量技术的济南轨道交通1号线地表沉降监测

针对传统水准测量点观测的工作量大、易受外界环境影响、观测结果不直观等问题,利用20景Sentinel-1A卫星数据,依托合成孔径雷达差分干涉测量技术的空中遥感、形变敏感度高、微波穿透力强、几乎不受气象制约等特点,对济南轨道交通1号线地表沉降进行监测探究,并与传统精密水准测量数据进行对比分析。结果表明:此方法可直观显示济南轨道交通1号线沿线周围地表沉降情况,且监测结果与传统精密水准测量监测结果间的一致性很高,对轨道交通建设和运营的安全管理、安全预警具有一定的参考意义。

地基合成孔径雷达干涉测量技术在形变监测中的应用

地基合成孔径雷达干涉测量技术(GB-In SAR)是近十几年发展起来的一种新型形变监测技术。本文阐述了GB-In SAR的发展背景,系统介绍了地基合成孔径雷达干涉测量系统IBIS,详细阐述了国内外GB-In SAR在形变监测中的应用,就GB-In SAR技术目前仍然存在的问题及今后可能的发展方向提供了自己的见解。

合成孔径雷达干涉测量在地震研究中的应用

介绍了将合成孔径雷达干涉测量 ( In SAR)用于检测地表形变 (地壳形变和火山形变 )和应用于地震研究所取得的进展与结果 ,提出了相关的问题 ,指出了 In SAR在地震研究中的应用前景。

人工角反射辅助星载合成孔径雷达干涉测量技术在新松换流站沉降监测中的应用

新松换流站地处云南省喜马拉雅地震带附近,海拔高度达2600m。因地理位置因素,新松站附近局部地区采用高边坡、高抗滑桩。目前运维过程中,未采取能由运行人员在现场实施的,对边坡、抗滑桩形变进行监视的措施,因此极有可能由于长期地质改变、疏于监视而导致边坡垮塌、抗滑桩倾倒等恶劣的地质灾害。本次以新松换流站为试验区,有效证明了星载合成孔径雷达干涉测量技术可应用于换流站(变电站)高边坡、抗滑桩及重要设施的沉降监测中。

浅谈合成孔径雷达干涉差分干涉测量(D-InSAR)技术在地铁沿线形变精细化监测中的应用

合成孔径雷达干涉技术是最近三十年发展起来的一种空间对地测量技术,目前已广泛应用于地表信息采集即地表变形采集领域。本文介绍雷达干涉测量(InSAR)和D-InSAR的基本原理,分析了合成孔径雷达干涉差分干涉测量(D-InSAR)技术相对于传统测量技术的优势与应用,重点对成像原理、干涉测量中消除区域地形相位中常用的两轨法、三轨法、四轨法等不同差分干涉方法进行了分析。

干涉式合成孔径雷达的理论与设计约束

用干涉式合成孔径雷达（ Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ） 对地球的地形进行测绘的技术，有望成为在全球范围内产生高分辨率的数字高程图的有效方法。本文对 Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ 技术的基本原理、测高精度、回波信号的去相关效应、临界基线与最佳基线的决定、相位解缠、以及全球测绘的可能性等问题进行了系统的分析和较详细的阐述。

基于时序InSAR技术的中贵天然气管道天水市段沿线滑坡隐患识别与形变分析

中贵天然气管道天水市段沿线地处黄土高原,地貌类型多样、构造活跃、复杂地质条件下发育多种具有隐蔽性和潜伏性的地质灾害,其中滑坡灾害对中贵天然气管道的安全危害极大,因此,对中贵天然气管道天水段沿线滑坡隐患进行有效识别与分析具有重要意义。采用Sentinel-1A升降轨卫星数据,基于时序合成孔径雷达干涉测量(synthetic aperture radar interferometry,InSAR)对中贵天然气天水段沿线滑坡隐患进行了解译识别、现场复核、发育特征与典型滑坡形变分析。研究区共识别17处滑坡隐患点,现场复核最终确定13处,其余4处为人类工程活动区,其中常沟村和磨峪沟村滑坡形变受降雨影响。统计发现研究区管道沿线滑坡多发生在坡度40°~50°,高差400~600 m,东北坡向和距管道100~150 m范围内,且岩土体强度较低,地层以第四系全新统冲洪积层(Q_(4)^(a1+p1))为主。结果表明:联合升降轨的时序InSAR技术可以有效识别管道沿线滑坡隐患,为油气管线的安全运营及今后油气管道选线提供重要的科学依据和参考。

基于快速分布式目标探测的时序雷达干涉测量方法:以Lost Hills油藏区为例

针对当前分布式目标雷达干涉测量运算效率低、选点困难等问题,本文提出了一种建立在快速同质点选取下的干涉数据处理框架.相比之前的时序数据处理方法,新方法具有选点快速、自适应性强的特点,能在保留影像分辨率基础之上增加空间点密度.另外,在统计推断的基础上,提出基于无偏空间相干性估计的分布式目标选择方法,进而弥补了传统经验阈值设定的缺陷.本文以美国加州Lost Hills油田区为例,在论证数据处理框架的可行性基础之上,分析了因孔隙流体萃取和孔隙压力降低引起的地表变形.

地基雷达干涉测量技术在滑坡灾后稳定性评估中的应用

针对2014-09-01大树场镇大面积山体滑坡灾后稳定性,从IBIS-L地基雷达形变测量原理和关键技术(步进频率连续波和合成孔径雷达)入手,给出地基InSAR数据处理流程,获得了滑坡灾后高精度、高时空分辨率的形变演化特征,测量精度达到亚mm级。地基InSAR结果表明,滑坡体滑动幅度较大的区域位于滑坡体左侧中上部(120mm)和右侧中上部(75mm)。滑动主要由堆积松散土在裂隙水、雨水等作用下造成,产生较大次生灾害的可能性较小。

基于时序InSAR技术的信阳市中心城区地面沉降监测

基于小基线集合成孔径雷达干涉技术(SBAS-InSAR)对2018年11月至2022年10月间Sentinel-1卫星数据进行处理,获取了信阳市中心城区该时期的地面沉降变化,并利用永久散射体干涉测量技术(PS-InSAR)对沉降区的同名点进行验证。结果表明:PS-InSAR和SBAS-InSAR沉降结果保持了良好的一致性;信阳市中心城区整体呈现“老城稳定,新区沉降”的特征,其中羊山新区地表沉降最为明显;利用SBAS-InSAR技术进行城市沉降监测具有一定的适用性和可靠性,可为信阳市中心城区地表沉降的监测和预警工作提供参考。

采用时序InSAR技术的广汉市地面沉降监测及影响因素分析

随着城市化进程的不断推进,建设施工活动和地下水开采等频繁人类活动对城市地表稳定性的影响程度逐步加深。基于2018年3月—2021年12月的Sentinel-1A数据,结合永久散射体干涉技术中利用振幅离差指数提取高相干点的方法,采用小基线集干涉技术,获得了广汉市的地面沉降速率和沉降时序,据此分析了广汉市沉降的特征及原因。结果表明,在研究时段内,广汉市接近90%的地区未出现严重沉降现象,小汉镇、金雁街道、三星堆镇和向阳镇出现小规模沉降,施工区及其周边沉降相对严重,最大沉降速率为-31 mm/a。此外,沉降主要出现在2018—2020年,建筑施工活动和降水是引起地面沉降的主要因素。

雷达干涉测量技术在矿区形变监测中的应用研究

相对于传统监测方法,运用合成孔径雷达干涉测量技术及其差分技术(D-InSAR)进行地面微位移监测的方法,是近年来发展起来并得到日益重视的新方法。为此,论述了D-InSAR技术的基本原理,结合三轨法阐述了利用该技术提取矿区地表沉陷数据的过程并对结果进行分析;最后展望了D-InSAR的下一个版本多时相差分监测技术,此技术弥补了D-InSAR技术的不足且在遥感监测中有着无法替代的优势,应用前景广阔。

基于双模式驱动时序InSAR技术对天津滨海国际机场形变监测

为解决传统地面监测手段成本高、观测周期长等问题,时序干涉合成孔径雷达(InSAR)技术广泛应用于机场形变监测研究中,但不同单一时序InSAR技术均存在监测缺陷。差分干涉测量短基线时序分析技术(SBAS-InSAR)技术仅适用于大范围区域监测,缺乏单个地表点分析。永久散射体合成孔径干涉测量(PS-InSAR)技术过度依赖相干性,局限于线性形变。为解决单一化监测手段所存在的问题,采用双模式驱动时序InSAR(DMTS-InSAR)技术对机场形变进行分析。基于21景Sentinel-1A升轨雷达影像,以天津滨海国际机场局部区域为研究区,对DMTS-InSAR技术的监测结果进行评估,克服了单一技术分析的局限性。评估后发现滨海国际机场局部区域存在沉降现象,其中机场停机坪处的形变最为显著,最大垂直沉降速率达到25 mm/a。结果表明,利用DMTS-InSAR技术监测机场形变,可获取更为准确可靠的形变结果。

基于雷达遥感对地观测技术的软土地区公路沉降监测方法

为克服传统公路沉降监测方法需耗费大量人力物力且监测范围有限的问题,旨在提出一种基于雷达遥感对地观测技术(In SAR)的软土地区公路沉降自动化、大范围监测方法。考虑软土沉降特征,将非线性黏弹塑性四元件组合流变模型引入InSAR形变建模,提出软土地区公路沉降物理模型,并建立InSAR时序相位方程组,估计沉降未知参数,以计算获取公路大范围面状沉降结果。通过模拟数据和广东伦桂路水准实测数据验证了该方法的可行性和可靠性。结果表明:与软土In SAR线性模型计算方法相比,该方法精度提升24%;与传统地面水准实测方法相比,该方法获取的软土地区公路沉降均方根误差为±5.6mm,相对精度为5%,且趋势与水准实测结果一致。将该方法应用于湖南岳阳湖区公路大范围沉降监测,获取了该区1.5 a的时序沉降结果;该区域公路沉降呈现先快后慢的趋势,累积最大沉降达46mm,沿湖区沉降明显大于内陆区。可为软土地区公路沉降早期识别和养护管理提供依据。

ERS SAR干涉测量技术用于区域尺度森林制图研究

光学遥感数据由于受云雾的影响,很难在区域尺度上获得时间一致的图像,而微波遥感数据又一直无法提供足够的类型信息。雷达干涉测量技术的出现解决了这一瓶颈问题,雷达干涉相关值影像已经成功地用于土地利用分类。该文论述了干涉土地利用影像(ILU)的生成、基于ILU影像的森林分类方法、大区域ILU影像的几何纠正及镶嵌技术,并利用ERSSAR串行轨道数据生成的ILU影像成功地对我国东北三省进行了森林制图,其分类平均精度在82%以上。