融合DInSAR与Offset_tracking的开采沉陷监测与分析

针对D-InSAR技术无法有效提取矿区大梯度形变,且Offset_tracking技术对矿区微小形变监测精度低的问题。为了获取完整的工作面开采导致的沉陷盆地信息,本文提出了一种融合DInSAR与Offset_tracking技术监测矿区形变的方法,并采用2015年4月28日至2016年3月5日13幅RADARSAT-2影像进行了实验。监测结果与实测水准数据对比分析表明,融合DInSAR与Offset_tracking的监测结果与水准数据较为一致,最大偏差为0.22m、平均绝对误差为0.052m、均方根误差为0.063m,验证了该方法在大梯度地表形变中监测结果的有效性和可靠性。

集成DInSAR与SBAS InSAR的淮南丁集煤矿地面沉降监测

矿区地面沉降具有“快速”位移和高度非线性的特点,常用的DInSAR和SBAS InSAR均无法获得连续高精度的地面沉降监测结果。本文基于覆盖淮南丁集煤矿的17景Sentinel-1 SAR影像分别进行累积DInSAR和SBAS InSAR处理,利用Kriging插值对两种差分干涉技术得到的结果进行集成,获取2020年10月17日~2021年4月17日期间的矿区地面沉降信息,并对监测结果进行评估和分析。研究结果表明:丁集煤矿开采沉降现象严重,监测时段内丁集煤矿共有4个沉降漏斗,DInSAR和SBAS InSAR监测到的沉降位置、范围和变化趋势基本吻合,但两者所得的沉降量差异较大。而基于Kriging插值的DInSAR和SBAS InSAR集成结果,在沉降漏斗边缘区域很好地保持了SBAS InSAR的监测精度,并且有效地解决了SBAS InSAR在沉降漏斗区无法获取高相干像元产生空洞的问题,得到了连续高精度的矿区地面沉降结果,为矿区沉降监测提供了有效途径。

基于DinSAR技术的宁东煤炭基地区域性地表沉降监测

宁东煤炭基地开发已成为宁夏工业经济发展的重要引擎,而煤炭开采所引起的地表沉降成为该区主要的区域地质环境问题。笔者利用合成孔径雷达差分干涉测量技术(DinSAR)和2015~2019年的5期Sentinel-1A数据,对宁东煤炭基地区域性地表沉降特征进行监测。结果表明,不同区域、不同年份间的沉降特征存在较大差异,其中北部地区整体沉降量较大,年最大沉降量达到了0.13 m,南部整体沉降量较小;2015~2016年沉降量最大,而2016~2017年沉降量最小;2015~2019年沉降量超过0.1 m的区域面积为578 km²,沉降区与煤矿工矿开采活动区一致,主要为煤炭开采引发的地表沉降。其他微量地表沉降,一方面来自雷达影像的相干失真,另一方面与地表其他风沙侵蚀等变形有关。DinSAR技术在大范围监测地表沉降方面具有明显优势,但由于时间基线较长,存在一定的失相干现象。

基于多期时序DInSAR的泥石流地表位移形变分析

随着气象条件、地质环境的恶化以及人类活动对自然环境的过分扰动,滑坡、崩塌、山洪和泥石流等地质灾害频发,严重威胁人民群众生命财产安全,严重影响基础设施,制约国民经济的发展。为分析泥石流发生机制并提出防治建议,以近年多次发生泥石流的云南省宜良县马家冲社区为研究区,从网站获取哨兵1号数据,在ENVI软件SARscape模块中采用合成孔径雷达差分干涉测量技术得到位移形变结果。结果表明,研究区位移形变呈现周期3年“抬升-抬升-下降”的规律,在周期交替时可能发生泥石流,并针对位移形变提出了防治建议。

基于DInSAR技术的2021年比如M_(S)6.1地震同震形变场提取与分析

2021年3月19日西藏自治区那曲市比如县发生M_(S)6.1地震,因西藏地区地球物理台站少且分布稀疏,无法较好地获取地震发生前后地球物理场变化信息。基于Sentinel-1卫星升、降轨SAR数据及数字高程模型SRTM3,利用合成孔径雷达差分干涉测量技术(DInSAR)技术,获取震区地震同震形变场信息,判断地表形变场的变化。结果表明:本次地震由正断兼走滑的断层运动造成,升、降轨沿雷达视线向的最大沉降量分别为2.4 cm(升轨)和2.8 cm(降轨),最大抬升量分别为0.6 cm(升轨)和3.5 cm(降轨)。

利用DInSAR技术的地震后地表形变监测

针对地震导致的地表形变等问题,利用合成孔径雷达差分干涉测量技术监测地震灾区。文章以2021 年 5 月 21 日漾濞彝族自治县发生的 6.4 级地震为例,基于地震前后 Sentinel-1A 数据,采用 DInSAR技术的双过差分方法获取地表形变情况。结果表明地震在漾濞彝族自治县引起的形变量约为 6cm,地震发生的位置存在着两个相反方向的形变区。验证了基于 DInSAR 技术在大范围地表沉降监测的可行性。研究结果可有效降低地震区域的监测成本,为相关部门快速、及时、全面了解大范围地表形变情况和地质灾害预防等提供数据支持。

基于PS-DInSAR技术监测盐城地面沉降的结果与分析

采用PS-DInSAR技术对覆盖盐城市的10幅ENVISAT ASAR数据进行处理,得到盐城市2003—2007年地面沉降分布图。通过对沉降结果的时空分析,指出盐城市地面沉降以串场河为界分为盐都区和盐城市区两个局部沉降区。相对于盐城市区,盐都区在沉降,且沉降速率在加大,初步分析认为这是由盐都区城市建设加快,大量抽取地下水导致的。

全分辨率与多视法DInSAR矿区地面沉降监测研究

选取山东省某矿区6景Sentinel-1A SAR影像,以SRTM DEM为辅助高程数据,分别采用全分辨率与多视法DInSAR对影像进行处理,获取矿区地面沉降信息;收集该矿区同时期5个工作面开采信息和4条水准观测线上水准监测的地面沉降信息进行精度的验证与对比分析.结果表明,全分辨率与多视法DInSAR监测得到的矿区地面沉降的分布、形态和变化趋势与矿区工作面的开采情况相符.全分辨率DInSAR监测得到的地面沉降最大值与多视法DInSAR监测的地面沉降最大值没有较大差异,并未明显提高多视法DInSAR监测大梯度地面沉降的能力.

基于小基线DInSAR技术监测太原市2003-2009年地表形变场

基于高相干点目标反演缓慢地表形变已成为当前DInSAR技术的研究热点.本文通过融合PS方法和相干目标法优点,采用小基线DInSAR技术提取城市地表形变场,并重点分析了地表线性形变的反演.在此基础上,以太原市为研究区,利用23景ENVISAT ASAR影像,提取了该市2003～2009年的地表形变场.研究结果表明:(1)在该阶段太原市存在有4个明显的沉降中心,即下元、吴家堡、小店、孙家寨,其中最大沉降中心孙家寨的平均沉降速率为-77.28 mm/a;(2)老沉降中心万柏林沉降趋于缓和,北部地区沉降停止,甚至出现反弹;(3)沉降中心的变化说明太原市采取的"关井压采"控沉措施取得初步成效;(4)水准数据验证了监测结果,精度达到2.90 mm,表明小基线DInSAR技术可满足城市地表形变监测需求.

利用DInSAR和GPS综合方法估计地表3维形变速率

在分析基于贝叶斯统计和马尔科夫随机场理论的解析优化法的基础上,提出以GPS提供的高精度的水平形变速率作为约束,利用直接分解法,将DInSAR的斜距向形变速率分解成垂直形变速率。试验结果表明,直接分解法有效地综合了GPS的高水平精度与DInSAR的高垂直精度优点,且计算简单,克服了解析优化法可能出现的数值不稳定问题。

DInSAR技术监测青藏高原冻土形变的试验研究

以青藏铁路拉萨段为试验区,利用DInSAR技术和Palsar数据监测得到了该地区的冻土形变,对形变图的分析表明,其形变非常吻合冻土冻胀融沉的物理变化规律,说明DInSAR技术适合在青藏高原大范围内监测冻土形变。

多源外部DEM对两轨DINSAR测量结果影响分析

在总结两轨差分中参考DEM影响的最新研究成果基础上,以青藏高原上典型平地和山地作为研究区,利用理论上没有形变的ERS Tandem像对以及3种常用外部参考DEM(SRTM,ASTER GDEM,1∶5万DEM),使用ROI_PAC软件进行两轨差分干涉试验。实例证明:SRTM更适合作为两轨差分中的外部参考DEM,并对此试验结果予以解释分析,即多源DEM数据质量的差异导致干涉图与DEM配准精度的不同,并最终反映在差分干涉相位误差中。本文研究结论对提高DInSAR处理精度有参考价值。

DINSAR数学模型的探讨

过去众多阐述INSAR或DINSAR的论文中 ,往往采用平行射线近似处理方法 ,舍去干涉图中随距离位置不同形成的相位成分 ,从而大大简化了后续的推导工作。但对于星载雷达而言 ,不能忽略微小项。通过平地相位去除处理 ,建立了严密的DINSAR用于形变量提取的数学模型。采用平行射线近似处理方法 ,即使通过类似的平地相位去除处理 ,尽管可以得到同样的数学表达式 ,但无法表达干涉相位准确的物理意义 ,论证也不严密。为此 ,对当前几乎已成定论的推论进行了修正 ,并进一步推出 :如果观测期间没有发生形变 ,经过平地相位去除的干涉相位的比值与基线垂直分量的比值相等 。

小基线DInSAR技术在城市地面沉降监测中的应用研究

利用10景PALSAR影像,采用小基线DInSAR技术对天津塘沽地区2007年10月至2009年10月的地面沉降状况进行反演。在差分干涉处理中,按照小基线原则进行干涉对组合,并利用埃尔米特等距插值对PALSAR轨道数据进行内插处理,提高了平地相位的计算精度。利用相位稳定性分析法选择出高相干点,通过对这些高相干点进行误差项分离,最终提取出形变信息。研究结果与已有文献记录保持了较好的一致性,验证了小基线DInSAR技术的可靠性与可行性。

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。

基于DInSAR方法监测南京地表沉降的结果与分析

针对 InSAR 数据预挑选过程中一直存在着人为的主观性问题,提出了基于相干系数的像对可用性判断因子的概念,利用 DInSAR 技术对可用性判断因子检测出的可用像对进行处理,获得了南京市区1996年8月到2000年12月间地表沉降结果。通过对沉降结果的时空分析,指出这期间南京地区没有发生持续性的沉陷漏斗,但该地区的地面沉降受地下水位的影响较大,呈现明显的季节性变化。

利用DINSAR技术监测季冻区公路路基冻胀融沉变形

采用差分雷达干涉测量技术,利用2017年2月19日—5月29日间的5景高分辨率TSX/TanDEM雷达影像,开展长双公路段路基形变探测研究,并结合研究区预埋位移传感器数据,进行路基冻胀融沉形变规律分析.结果表明,基于DInSAR干涉测量获取的公路路基形变结果与冻胀计结果,在时序形变趋势上具有较好的一致性,DInSAR技术在季冻区公路冻胀融沉形变监测方面具有较好的应用效果.

GPS-DInSAR集成监测的改进定权方法与仿真实验分析

分析了集成GPS-DInSAR监测地表三维形变的解析优化法在定权中存在的问题,提出以高精度GPS观测值为约束评价DInSAR测量精度和GPS插值精度、进而对二者定权的方法。模拟实验证明,所提方法能正确确定DInSAR测量值和GPS插值的权,且计算简单。采用改进定权方法的解析优化法能在三维方向取得更佳的集成效果。

基于DInSAR的徐州张双楼煤矿地表形变监测研究

徐州煤矿资源开采已造成了大规模的地面沉陷,为了为矿区安全开采和塌陷区环境综合治理提供科学依据,利用雷达差分干涉测量(DInSAR)技术对ALOS PALSAR数据进行处理,获得徐州张双楼煤矿区2011-01-16至2011-03-03期间的地表形变分布图。结果表明,张双楼煤矿在46d间隔里出现了3处沉降漏斗区域,漏斗中心最大沉降量达到420mm,并且沉降漏斗区域与矿区分布一致,说明DInSAR能够有效地监测矿区地表形变。

基于SB-DInSAR时间序列探测地震形变过程的研究

对2009年4月6日意大利拉奎拉6.3级地震9景ENVISAT重轨单视复数据采用双轨模式进行小基线(SB)干涉处理,获得了此次地震的SB-DInSAR时间序列干涉图、位移场以及位移速度场。结果表明:1)地震位移场形变过程为由震前的缓慢变化到震后的加速运动,速度明显由慢到快;2)震中以西为大面积隆起区,最大隆起量为140 mm;震中以东为大面积下沉区域,但形变集中在破裂区,主要在发震过程及震后形成,最大沉降量达185mm;3)地震产生的破裂主要沿震中的东南方向传播,集中在约13.4 km×7.6 km、方向约135°的椭圆形区域内。