基于永久散射体合成孔径雷达干涉测量技术的地面沉降监测

城市施工建设及地下水开采活动日益频繁,导致城市地面沉降问题日益严重。虽然传统地面沉降监测技术的精度较高,但成本也高。近年来,星载合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术发展起来,已被用于监测大范围地表形变,具有低成本、大面积、高精度等特点。首次采用永久散射体合成孔径雷达干涉测量(PSInSAR)技术,监测上海西南某区域2017—2021年间的地面沉降。结果显示:除一处楼房外,该区域大部分地区未发生沉降,最大沉降速率约−7.10 mm/a,最大沉降量约25.43 mm。采用该技术监测沉降,一方面节省了大量的人力和物力;另一方面,本研究成果对城市地表沉降的科学防治具有重要的参考意义。

永久散射体合成孔径雷达干涉测量技术在中缅油气管道沉降监测中的应用

中缅油气管道的沉降导致管道弯曲、变形甚至破裂,因此开展管道沉降监测对于管道的建设与维护具有重要意义。永久散射体合成孔径雷达干涉测量(PS-InSAR)技术具有全天时、全天候、监测范围广和精度高的优势,以中缅天然气管道——若开山段两侧3 km缓冲区范围为研究区域,采用PS-InSAR方法获取异常形变区域,然后进一步结合研究区的坡度、坡向、植被和土壤等多源数据信息建立风险判定模型对中缅油气管道进行滑坡风险评估,并判定滑坡及管道风险等级。主要结论为:1)基于升、降轨融合的PS-InSAR方法进行形变监测,共获取90个形变较大区域,平均形变量在-25~25 mm之间,大部分区域仍趋于稳定。2)基于坡度、坡向等多源数据进行滑坡风险等级划分、管道运行安全等级划分,结果显示滑坡一级风险区13个,二级风险区18个,三级风险区59个;管道一级风险区10个,二级风险区14个,三级风险区66个。

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。

超分辨率永久散射体干涉测量技术研究

D-InSAR技术和时序InSAR技术是SAR领域最成功的应用技术之一,被广泛应用于从火山地形形变监测、滑坡变形监测及建筑物变形监测等领域。相比D-InSAR技术,时序InSAR技术具备有效减小失相关因素影响、监测精度高等优点,论文在前人研究的基础上,提出了一种新的时序InSAR技术-超分辨率永久散射体干涉测量技术(super resolution persistent scatterer interferometry,SR-PSI)。

永久散射体雷达干涉测量技术

论述了永久散射体干涉测量 (permanentscattererinterferometry ,PSI)产生的背景和基本原理 ,并介绍了其应用实例 。

基于永久散射体雷达干涉测量技术的北京市地面沉降研究

地面沉降是北京平原区主要地质灾害之一,在过去的几十年中,其沉降范围和幅度逐年扩大。文中采用永久散射体干涉测量技术(PS-InSAR)进行检测、监测该地区地表形变特征。通过分析时间序列的干涉测量结果发现,该地区地面沉降存在构造控制的特性,尤其是在北部沉降区。揭示了北京市第四纪顺义凹陷与沙河凹陷地区地面沉降趋势及范围受黄庄高丽营、南口孙河断层控制。同时将PS-InSAR提取的地面沉降等值线与粘性土厚度分区结果对比分析发现,该地区地面沉降多发生在粘性土厚度大于50 m的地段范围内,沉降中心多数位于粘性土厚度大的地区。

基于合成孔径雷达干涉测量的高速铁路下伏老采空区稳定性监测分析

揭示老采空区现有变形规律是老采空区的稳定性分析的关键,而合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)技术对于广域地表变形监测有着传统测量技术无法比拟的优势。针对贵南高铁穿越大盘井采煤沉陷区的地表监测,采用最新的永久散射体对合成孔径雷达干涉测量(persistent scatter pair InSAR,PSP-InSAR)技术,弥补了传统合成孔径雷达差分干涉测量(differential InSAR,D-InSAR)和永久散射体合成孔径雷达干涉测量(persistent scatter InSAR,PS-InSAR)算法的缺陷,获得了老采空区的沉降变形。并通过实地考察老采空区上方已有建筑和道路,对InSAR测量结果进行了验证。结果表明:2011—2013年及2014—2015年,大盘井采空区大部分点年平均沉降速率为-8~4 mm/a。通过对采空沉陷区地面沉陷调查发现地面建筑物和道路未产生有沉陷特征的沉降和破坏。因此,认为大盘井煤矿采空区沉陷趋于稳定。

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。

融合GPS,CR与水准数据的永久散射体雷达差分干涉测量技术

介绍和综述GPS、角反射器(CR)、水准与永久散射体雷达差分干涉测量(PS-DInSAR)数据融合的背景、研究进展和技术优势。着重介绍PS-DInSAR的基本原理,以及融合GPS,CR与水准数据进行PS-DInSAR的数据处理流程,讨论雷达遥感数据与这些非遥感数据融合的技术特点与方法,指出目前PS-DInSAR技术存在的问题及今后的发展方向。

合成孔径雷达干涉测量(InSAR)在地面形变监测中的应用

运用合成孔径雷达干涉及其差分技术(InSAR及D InSAR)进行地面微位移监测,是近年来发展起来并得到日益重视的新方法。对不同地区地面形变的最新研究结果表明,合成孔径雷达干涉及其差分技术在地震形变、冰川运移、活动构造、地面沉降及滑坡等研究与监测中有广阔的应用前景,具有不可替代的优势。与其它方法(如GPS监测等)相比,用InSAR及D InSAR进行地面形变监测的主要优点在于:(1)覆盖范围大,方便迅速:(2)成本低,不需要建立监测网;(3)空间分辨率高,可以获得某一地区连续的地表形变信息;(4)可以监测或识别出潜在或未知的地面形变信息:(5)全天候,不受云层及昼夜影响。但是由于系统本身因素以及地面植被、湿度及大气条件变化的影响,精度及适用性受到一定的限制,需要在实践中不断加以完善和提高,并与地质研究及其它方法相结合。为了弥补传统InSAR及D InSAR方法在地面形变监测方面的不足,提高其精度,近期引入了一种称为永久散射点(PS)的方法。此方法通过选取一定时期内表现出稳定干涉行为的孤立点,克服了许多妨碍传统雷达干涉技术的分辨率、空间及时间上基线限制等问题,使InSAR在城市及岩石出露较好地区地面形变监测精度大大提高,在一定的条件下精度可达到mm级。

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。

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。

分布式散射体雷达干涉相位信息处理方法研究

时序合成孔径雷达干涉测量(time series interferometric synthetic aperture radar,TSInSAR)技术,凭借其全天时、全天候、高分辨率、广覆盖的优势,在形变监测领域展现出极大的发展潜力。然而,永久性散射体(persistent scatterer,PS)在没有典型地物的山区、荒原等非人工地表区域分布十分稀疏,致使其无法有效获取地表形变信息。针对以上问题,论文开展了基于分布式散射体(distributed scatterer,DS)的TSInSAR技术研究,并对其相位信息处理方法的优化策略展开详细研究,以提高形变场信息反演的丰富度及监测精度。主要研究成果如下。

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。

利用合成孔径雷达干涉测量技术监测地面沉降及其诱发的地质灾害：墨西哥莫雷利亚市研究实例

利用常规合成孔径雷达干涉测量技术（InSAR）和永久散射体干涉测量技术，对在2003至2010年问获取的23幅ENVISAT合成孔径雷达（SAR）图进行处理，以调查墨西哥莫雷利亚市地面沉降的时空分布模式。这些沉降区以地下水超采导致的集中圆形模式（例如格兰德河曲流区域；最大变形为7-8cm／yr）分布，或者以沿东北．西南或东一西向以及与主要断层平行方向延伸的模式分布（例如LaColina、LaPaloma和CentralCamionera断层；最大变形为4-5cm／yr）。在一些主要正断层上盘区也测量出较高的沉降速率，而在这些断层上盘区出露的第四系可压缩沉积层序厚度最大。横跨主要断层鉴别出明显的沉降速率差异，这表明这些断层起到地下水水平运动的阻挡层的作用。沉降速率与可压缩沉积层总厚度之间显示弱正相关性，而与抽水速率或静水位变化之间无任何相关性。利用常规InSAR对地面变形进行的延时分析揭示了LaColina断层和格兰德河曲流区北部地面沉降随时间的变化。对于格兰德河曲流区，InSAR测量的横剖面和三维视图以及沉降速率随时间变化的分析结果表明，沉降速率自2005年以来开始增大；这与PradosVerdesII井的再次下套管有关，因为该井井位处于最大沉降区中部。

永久散射体雷达干涉技术监测上海地面沉降

在地下水开采以及工程建设活动的双重影响下,城市地面沉降问题突出。传统的地面沉降监测水准测量虽精度高,但点密度低、成本较高。永久散射体雷达干涉技术(PSInSAR)监测地面沉降,具有低成本、大面积和高精度特点。选用2003～2005、2007～2008、2008～2009年间覆盖上海城区的中等分辨率Envisat ASAR影像,获得上海不同时期沉降速率图。其中2003～2005和2007～2008年间的结果与水准数据进行了比较验证,达到了毫米级精度。利用2008～2010年间获取的TerraSAR-X影像得到的沉降速率图还表明:基于序列高分辨率SAR数据不仅可以监测地面沉降,还可对大型单体建筑物及地铁等线状地物进行形变监测,证实了PSInSAR方法的有效性和应用潜力。

基于永久散射体雷达差分干涉测量的城市地面沉降研究——以上海地面沉降监测为例

基于永久散射体雷达差分干涉测量技术，提出探测永久散射体的振幅信息双阚值方法，研究上海陆家嘴地区在1992～2002年的地面沉降，获得该地区的线性和非线性沉降量以及区域沉降场，证实了地表形变在1km范围内具有强相关性。结果显示陆家嘴地区在1992～2002年间的线性沉降速率为13．2mm／a，总体平均沉降速率为16．8mm／a，与实测结果之间具有较高的一致性。研究表明，PS—DInSAR技术不仅可有效探测地表离散目标的线性形变，还可探测其非线性形变以及获取地表区域形变场，并且可监测地表形变的时序变化过程。除了可用于城市沉降监测外，PS—DInSAR技术还可用于地震、火山、滑坡等地质灾害的监测。