基于短基线集干涉测量(SBAS)技术的郑州市区地面沉降观测研究

采用短基线集干涉测量(SBAS)技术方法研究了郑州市区的地面沉降特征。论述了SAR数据处理的流程和技术重点,对SAR数据处理过程中获得的各种参数进行了分析,选取覆盖郑州市区的多景RADARSAT-2雷达图像作为数据,进行短基线集干涉测量处理,根据沉降速率结果分析了郑州市区地面沉降形变特征,提取了郑州市2015—2017年间的地面沉降量,沉降速率大于20 mm/a的沉降区面积约为166 km~2。形成了3个主要的沉降区,分别为北部沉降区、西部沉降区和东部沉降区,沉降区主要分布在有软土分布工程地质亚区内。研究区引起地面沉降的原因主要为人类社会活动,突出表现在地下水利用、开采地热资源、城市基础设施建设等方面。

集成逆超短基线的自主式水下航行器集群协同定位方法

构建了集成逆超短基线的自主式水下航行器(AUV)协同定位因子图,提出了两种从AUV协同定位方法,即基于扩展卡尔曼滤波(EKF)协同定位方法和基于粒子置信度传播(BP)协同定位方法,并修正了主AUV定位误差的影响。其中,基于EKF的从AUV协同定位方法利用主AUV的定位信息,重构了从AUV的状态向量实现协同定位;而基于粒子BP的从AUV协同定位方法构建了测量粒子实现协同定位。所提出的方法能够解决传统方法实时性较差的问题,且仅需单程声学定位信号传输测量即可实现从AUV的定位。仿真结果表明,两种协同定位方法适用于不同定位能力的从AUV,均能实现较高精度的协同定位。相比于航位推算方法,两种从AUV协同定位方法的定位误差均减小80%以上,且有效抑制了定位误差累积问题。此外,在水声信道较高丢包率的情况下,所提出的协同定位方法能稳定工作,且定位性能没有明显受到影响。

基于短基线集方法(SBAS-INSAR)技术的山区城市地面沉降监测研究——以攀枝花为例

基于合成孔径雷达干涉(interferometric synthetic aperture radar,INSAR)技术的山区城市地面沉降研究,因地形复杂、植被覆盖等因素开展较少。首次在攀枝花市,利用12景2009-2010ENVISAT ASAR数据,采用短基线集方法开展大范围、长时间监测。结果表明,攀枝花市东区地面沉降较大,沉降的平均速率高达48 mm/年;西区沉降较小,沉降平均速率10 mm/年。推测原因多为城市化建设所致地面荷载;而市东北方向的露天矿区,因连续开采所致,不同时期同一地点的地表变化,导致高相干点在此区域分散稀疏,不能表明是否有沉降现象。

基于短基线集技术的城市地表沉降监测研究

通过对合成孔径雷达干涉测量的去相干分析,提出了基于短基线集(SBAS)技术进行地表形变监测的方法。该方法能够克服DIn SAR易受时间、基线去相干等因素的影响,通过对短时-空基线组合的影像对进行干涉处理以提取高相干点,利用大气延时相位与相位噪声在频域不同特性以达到二者分离的目的,最终获取监测区域长时间缓慢地表形变的演变规律。本文利用2007—2011年16景南京地区ALOS数据进行了短基线差分干涉试验,并通过实测水准数据进行了对比,结果表明该技术能够较准确地反演出地表的形变场及累积形变量。

利用短基线集InSAR技术监测抚顺市地面沉降

抚顺市是一座因煤而兴起的综合型重工业城市,矿产的大量开采导致了大范围的地面沉降。针对这一问题,为了有效监测抚顺市的地表形变,本文利用短基线集(SBAS)技术对覆盖抚顺市部分地区的12景COSMO-Sky Med高分辨率SAR数据进行了处理,获得了该研究区域的地面沉降分布和沉降速率图。试验结果表明,研究区整体呈现出沉降的趋势,沉降速率大部分在-25^-45 mm/a的范围内。其中新抚区沉降最为严重,有2个沉降严重的区域,最大沉降速率达到了-186 mm/a。该试验结果为抚顺市露天矿采矿导致的地面沉降与地质灾害监测提供了切实有利的数据参考。

短基线集形变模型反演的正则化解算方法

针对短基线集形变模型反演中法方程系数矩阵呈病态的问题,提出一种正则化稳健解算方法。该方法基于Tikhonov正则化理论,将形变速率求解问题转化为极小化问题,根据L-曲线法选取正则化参数,考虑最小二乘残差各个分量间的关系选取正则化矩阵,实现短基线集形变模型反演的稳健解算。分别采用LS法、岭估计法和Tikhonov正则化法对覆盖北京地区的29景ENVISAT ASAR数据进行处理,反演出研究区沉降速率图。通过对代表不同沉降情况的21个点的均方误差值和时间相干值、整个研究区的均方误差图等的对比分析,表明本文提出的短基线集形变模型反演的正则化稳健解算方法可获取更可靠的形变监测结果。

基于短基线集InSAR技术监测北京地区地表形变

短基线集差分干涉测量(SBAS-InSAR)技术是在传统DInSAR技术基础上发展起来的一种更高精度的长时序变形监测方法,可有效地克服传统DInSAR在微小形变监测中受时空去相干以及大气效应等因素的影响,已成为当前InSAR技术的研究热点。本文利用ENVISAT ASAR传感器获取的22幅C波段影像数据,基于短基线集差分干涉测量技术对北京地区地表沉降进行监测,获取每个观测时刻的形变累积量,得到研究区的形变序列图,进而分析了该区域地表沉降特征,结合地质环境监测成果,初步讨论了2003至2010年间北京地区区域地表沉降成因。

短基线集技术在地表形变监测中的应用研究

通过选取覆盖珠海地区的34景ASAR数据,采用短基线集(SBAS)技术对该地区进行了形变监测,并通过实地考察对InSAR结果进行了验证,同时对形变结果及原因进行了分析和讨论。结果表明,珠海市的地表沉降多发生在沿海、沿河区域,沉降速率主要集中在15 mm/a左右,局部区域达到30 mm/a,监测结果与实地考察结果吻合良好,从而验证了SBAS方法监测地表形变的可行性。

短基线集InSAR形变模型的不适定问题解算方法研究

SBAS InSAR技术广泛应用于大尺度长时间序列的矿区、城市、地震等不同类型地表形变监测。但在利用该技术进行监测地表形变中发现,其形变模型的解算存在着病态和秩亏两类不适定问题,严重影响着形变信息反演的精度和可靠性。本文以SBAS InSAR技术为基础,针对其形变模型最小二乘解算中的病态问题,提出了基于Liu估计的有偏迭代估计法和Tikhonov正则化方法;针对秩亏时奇异值分解反演形变量和形变速率不稳定的问题,改进了Landweber迭代法,并将其应用到秩亏的SBAS InSAR形变模型解算中,反演出更准确的形变信息。

应用短基线集技术监测河南北部平原区地面沉降

为研究河南北部平原区地面沉降特征和成因,应用短基线集技术获取地表形变数据,总结地面沉降空间分布特征,分析地面沉降与地质环境因素关系。结果显示:2014—2016年研究区均是沉降区,大部分属于地面沉降严重程度较低的地区,局部沉降较严重。最大沉降速率114.85 mm/a,划分出8个重点沉降区。研究区地面沉降最主要原因是地下水超量开采,地面沉降还受到区域构造活动、软弱土层分布、城镇化发展和矿业资源开发等因素影响。

短基线集干涉技术对北京市地铁沿线沉降监测

近些年,随着人类活动越来越频繁,对城市地区地表沉降的研究越来越多。短基线集InSAR(SBAS-InSAR)技术相比于传统InSAR技术,减小了空间去相关及地形误差的影响,已广泛应用于地表沉降监测的研究中。本文基于SBAS-InSAR技术,对地铁沿线地表沉降进行监测研究。基于北京地区Cosmo影像(2009年-2011年)、TerraSAR影像(2011年-2014年)和哨兵1号影像(2016年-2017年),以北京市地铁4号线北京南站-马家堡站-角门西站路段为例,利用SBAS-InSAR方法获取到该线路段的地表平均形变速率,揭示了该地铁沿线从2009年到2017年的地表形变情况;并对最大形变区域进行形变时序分析。最后,根据历史调研资料进行验证分析产生较大形变的原因。

短基线集干涉技术对乌鲁木齐市城区沉降监测

城市建筑物是城市化建设主要组成部分,建筑物安全是城市建设与发展的重要前提之一.利用哨兵一号(Sentinel-1A)数据(时间覆盖为360 d),基于短基线集干涉技术(SBAS-InSAR),在分析其技术原理及工作流程的基础上,对乌鲁木齐市城区及周边地区进行了地面沉降监测实验,并对监测结果进行统计,结合地面基础资料分析了其沉降原因,实验结果表明:沉降区域多为建筑兴建、资源开采活动频繁的地区,并主要分布在米东区、水磨沟区和沙依巴克区西山附近,其中米东区和水磨沟区最为严重,沉降速率最高可达97 mm/a.

短基线集技术(SBAS)在南沙自贸区地面沉降监测中的应用研究

南沙自贸区位于粤港澳大湾区的地理几何中心,自贸区建设已日趋完善,但受到缓变性地面沉降地质灾害影响,经济社会的可持续发展受到了阻碍。本文通过覆盖南沙地区的60景卫星遥感ASAR信息数据,采用SBAS技术对该地区进行形变监测,并经过外业实地核查,同时利用同期水准和GNSS测量数据进行验证,结果表明:利用遥感技术的SBAS技术进行地面沉降监测且具有精度可靠,覆盖面广,成本低、全天时、全天候等优点,在城市地表形变监测、地质灾害调查与防治研究等领域将会发挥越来越重要的作用,突显了遥感技术应用的可靠性和先进性。

利用PALSAR数据提取地面沉降短基线集方法研究

短基线集DInSAR方法可以很好地克服数据相干性差的困难，本文在分析短基线集方法的基础上，对大气相位和轨道误差相位的影响进行处理得到较为精确的形变相位。采用天津实验区从2007年1月17日～2009年10月25日的17景PALSAR单视幅图像提取地面相对沉降信息，将DInSAR与水准测量数据进行融合得到外部精度为3．8mm的沉降结果，同时确定了天津地面的沉降漏斗的分布和绝对形变量。

利用InSAR短基线技术估计洛杉矶地区的地表时序形变和含水层参数

美国南加州洛杉矶地区是自然和人为活动引起的地质构造活跃、石油及地下水抽取和回灌频繁的区域.本文利用19景ENVISAT ASAR降轨影像生成了71幅垂直基线小于300m、时间间隔小于3年的解缠差分干涉图,并基于短基线集技术(SBAS),GPS和地下水水位数据估计了该区域2003年9月～2009年8月的地表时序形变及含水层贮水系数等物理参数.研究结果表明:(1)在InSAR干涉图中可以清楚的识别多处沉降明显的区域.例如,主要由于含水层地下水的抽取与回灌引起地表沉降的Pasadena盆地(～-2.5cm/a)、San Gabriel流域(～-2cm/a)、SanBernardino盆地(～-2.5cm/a)、Pomona-Ontario盆地(～-4cm/a)和Santa Ana盆地(～-2.5cm/a),以及由石油抽取引起地面形变的Santa Fe Springs区域(～-1cm/a)和Wilmington区域(～-1cm/a)等;(2)InSAR时间序列形变与GPS投影在雷达视线方向上的形变结果具有较高的一致性,平均形变速率差异的均方差为0.39cm/a;(3)InSAR时间序列形变与含水层地下水位的变化基本一致,并基于相关理论计算出了含水层的弹性贮水系数和非弹性贮水系数,分析了含水层的形变机理.

山区采动地表异常形变识别与损害原因

现有开采损害鉴定的研究成果主要针对平原区域,缺少对高强度开采条件下山区地表建(构)筑物损坏的研究。以山西省冶头村建筑的异常损害为例,首先基于短基线集差分干涉测量技术(small baselines subset interferometric synthetic aperture radar,SBAS-InSAR),利用20景Sentinel-1A雷达影像,反演了目标区2016-11-14至2017-07-12期间地表形变的空间分布形态和时间演变过程。然后,结合现场调查的房屋损坏特征及地表裂缝数据,从开采沉陷理论和坡体稳定性分析两个角度进行开采损害鉴定的研究工作。研究表明:SBAS技术能够实现对采动地表异常形变的有效识别和提取,可为异常损害规律研究和原因揭示提供数据支撑;开采引起边坡稳定性降低,导致坡体蠕变滑移是地表建筑异常损害的原因。相关结论对于沉陷控制理论的发展完善,对开展山区井工开采房屋损害鉴定工作具有借鉴意义。

SBAS-InSAR技术在地质灾害调查中的应用

在地质灾害调查中及时识别和排查潜在的隐患灾害点对地质灾害的预防和监测工作至关重要。然而传统的地质灾害排查方法时间和人力成本较高,难以实现对广泛区域的全面排查。本文通过对青海省大通回族土族自治县城关镇区域内的地质灾害情况进行详细的调查,获取了区内的地质灾害分布特征。并进一步采用了哨兵1号(Sentinel-1)雷达数据,利用差分干涉测量短基线集时序分析(SBAS-InSAR)技术进行数据处理,成功揭示了该区域的地表形变情况。通过综合分析,能够准确地识别出重点监测区域的变化信息,从而提高了地质灾害及时预防和应对的效率。

基于综合遥感的察隅县滑坡隐患识别及致灾机理分析

察隅县地处青藏高原东南部,幅原辽阔,地形地貌与气候特征差异较大,滑坡灾害频发。针对该区域开展滑坡灾害隐患识别与早期预警对当地防灾减灾工作有重要意义。为此,收集2020年1月—2022年11月获取的162景升降轨Sentinel-1A雷达遥感影像数据及高分光学遥感影像数据,以Google Earth平台为辅助,采用综合遥感(integrated remote sensing,IRS)技术开展研究区内活动性滑坡隐患识别、编录制图和分析评价,共识别出活动性滑坡隐患237处,主要分布于贡日嘎布曲(察隅河支流西支)、察隅河、怒江两岸及察隅河东部至怒江西部的区域。将解译结果与地形地貌(高程、坡度、岩性)、自然环境(降雨、温度)等定量因子结合进行统计分析可知,左布村滑坡、阿扎村滑坡有极大的灾害风险,推荐进一步采取减灾措施。研究结果具有较高精度,可为当地防灾减灾工作提供参考。

基于SBAS-InSAR的库区活动滑坡变形特征与库水位变化响应关系:以四川省黑水县毛尔盖水电站为例

水库滑坡是水电工程建设中的一种常见地质灾害,当滑坡滑入库区中可能会引起涌浪、江河堵塞甚至溃坝,从而造成巨大的经济损失和人员伤亡情况,因此如何高效及时地开展对库岸滑坡早期识别与监测具有重要意义。利用短基线集干涉测量技术(small baseline subsets interferometric synthetic aperture radar,SBAS-InSAR)对毛尔盖库区开展活动滑坡的探测识别,在此基础上,结合高分辨率光学遥感影像、无人机航空摄影测量以及现场调查对库区典型活动滑坡的变形特征与库水位变化响应关系进行初步分析。结果表明:研究区活动滑坡共65处,其中复活型古老滑坡堆积体36处,新孕育型滑坡29处;结合两类典型滑坡来看,坡体变形与库水位快速下降存在正相关关系,且当库水位日平均降速大于0.67 m/d时,InSAR时间序列曲线均会出现加速变形的情况;对于短时间内发生的大变形滑坡,SBAS-InSAR技术很难有效捕捉到滑坡失稳前的真实加速变形信息导致不能提前识别和监测,因此结合多时相高分辨率光学遥感影像可以起到有效补充的作用。研究成果可为库岸滑坡的早期识别与监测提供参考。

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。