InSAR测量技术在矿区地表沉降监测中的应用

为了探讨InSAR测量技术在矿区进行地表沉降监测的可行性,首先采用传统的GPS测量矿区的地表沉降情况,并获得GPS地表沉降监测数据,然后采用瑞士的GAMMA软件处理矿区的主辅两景InSAR影像,通过相位解缠等操作最终得到矿区地表的沉降图。以淮北某矿区一个工作面的地面观测数据为例,通过仿射变换进行坐标转换把地面上GPS观测点转换到对应的InSAR栅格数据阵列中,对比分析二者的观测数据,可以发现InSAR监测结果与GPS观测结果具有一致性,能够满足矿区地表沉降监测的精度要求。

采空区地表InSAR形变监测与安全稳定性评价

为探明河南省平顶山市某变电站拟建场地的安全稳定性,避免采空区地表沉降或倾斜给变电站造成安全隐患,采用永久散射体(PS)合成孔径雷达干涉测量(InSAR)研究平顶山市2015—2022年间的45景Sentinel-1A数据,精细化分析拟建场地的9个代表位置的时序形变特征,进而建立基于InSAR监测的采空区地表场地安全稳定性评价机制,完成对场地的安全稳定性评价。研究结果表明:基于模糊数据集的模糊PS选点法可克服PS点密度低的弊端,有效增加分析可用数据,提升监测结果的准确性;依据基准点校正拟建区内代表点的时序形变后发现,拟建场地整体形变较小且逐渐呈现趋于稳定的趋势,最大沉降量为13.05 mm,最大沉降速度为5.73 mm/a,最大倾斜为0.070 mm/m。基于安全稳定性评价机制分析可知:采空区地表场地移动变形处于稳定状态,变电站地基基础处于安全状态,采空区地表沉降对拟建变电站的影响程度小,综合3种评价指标进行分析,采空区地表场地安全稳定性等级为高,具备建设变电站的可行性。

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。

GPS观测数据提高InSAR干涉测量精度的分析

利用地面 GPS连续观测资料进行分析不同时间地表形变规律和修正中性大气对 In

合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术在地表沉降监测中的应用

近年来,合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术应用于地表沉降监测研究领域的方法与实例在国内外工程实践和科研活动中经常出现。近几十年来由于地下水的长期超量开采,华北平原已成为世界上超采地下水最严重、地下水降落漏斗面积最大、地面沉降面积最大、沉降类型最复杂的地区,地表沉降监测周期长、成本高、数据量大,通过In SAR技术的应用可有效提高地表沉降观测的精确性,为预防和减少经济损失发挥积极重要作用。

一种基于并联卷积神经网络的InSAR相位滤波方法

为了提高InSAR干涉相位图的质量以及改善密集条纹区域的边缘信息保持效果,提出了一种基于并联卷积神经网络的InSAR相位滤波方法。该方法通过多个并联的卷积神经网络提取多尺度相位信息的特征层以及传统卷积神经网络结构的滤波层,将不连续跳变的干涉相位转换至连续的正、余弦分量,并送入到并联卷积网络中进行残差学习,最后输出相位残差并完成相位滤波。通过仿真实验与实测数据验证了该方法的有效性。分析结果表明,该方法的各项评价指标均优于Boxcar滤波、非局部均值滤波和Goldstein滤波,可用于实际的InSAR数据处理中,提高干涉相位质量。

基于合成孔径雷达干涉测量(InSAR)生成DEM实验研究

InSAR作为一种可全天候、全时段、大范围、快速地获取DEM的新兴技术手段,具备影响深远的应用前景;本文针对InSAR技术生成DEM过程中各种类型的误差,采取“多视处理 + 外部DEM辅助”的方法,实现在低空间分辨率的DEM辅助下生成复杂地形区域的数字高程模型,通过评价干涉获取的DEM精度,分析得出InSAR DEM在平坦地区的精度较高,在地形起伏较大的区域因雷达侧视成像机理导致使得相干程度降低,影响了DEM的精度。最后研究了高程精度与地形因素的关系,分析坡度坡向对DEM精度的影响。结果表明,精度随坡度的增加而减小,而坡向的改变对精度影响较小。

江苏泰州地面沉降水准与InSAR集成监测

InSAR与水准测量可以对区域性地面沉降进行有效监测,因测量原理不同而各有优劣,充分利用2种测量数据,可以提高监测精度和覆盖度。以江苏泰州为研究区,分析精密水准及InSAR技术用于地面沉降监测的优缺点,阐述利用水准测量数据对InSAR测量结果进行定标的集成方法,并对集成监测的精度进行评价,分析泰州地面沉降状况。结果表明,通过水准-InSAR这2种技术的融合集成,可以更加高效准确地反映区域性地面沉降状况,实现优势互补。

基于最优PS点获取方法的矿山工业广场沉降监测

为保障矿山地面和井下工作人员、工业广场周边居民以及运煤系统运行安全,实时监测地表变形情况,提出永久散射体(PS)点的优化获取方法,以提升PS-合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术在沉降监测中的适用性。首先,选择淮北市郊煤矿工业广场煤柱Ⅱ513工作面开采沉陷期间2020年10月31日—2022年8月22日共26景SAR卫星影像,运用PS-InSAR技术确定最优的PS点目标选取方法;然后,基于该方法获取该工作面回采过程中的开采损害保护区地面沉降速率、累计沉降量;最后,基于地面水准点实测数据验证PS-InSAR监测精度并分析研究区地表及建(构)筑物动态沉降情况。结果表明:相干系数和振幅离差指数双阈值法较适应于研究区沉降监测;研究区内可探测到的最大下沉速率为-26.5 mm/a,最大累计下沉值为-53.7 mm;同时,探测到研究区西北部存在岩溶塌陷地质灾害因素;利用水准数据验证精度,均方根误差(RMSE)仅为3.8 mm,决定系数达到0.91。

大气延迟误差对InSAR数据处理影响的定量分析

从重复轨道InSAR测量基本原理出发,详细给出了相位测量误差对InSAR测高、双轨法D-InSAR形变测量、三轨法D-InSAR形变测量、四轨法D-InSAR形变测量影响的近似关系式以及大气延迟误差对相位测量影响的近似关系式;以此为基础分别推导出了大气延迟误差对InSAR测高、双轨法D-InSAR形变测量、三轨法D-InSAR形变测量和四轨法D-InSAR形变测量影响的近似关系式,同时以ERS-1星载系统为例进行模拟实验,分析讨论了大气延迟误差对InSAR测高、双轨法D-InSAR形变测量、三轨法D-InSAR形变测量以及四轨法D-InSAR形变测量的影响,从而得出了大气延迟误差对InSAR数据处理影响的结论.

GPS与InSAR技术在滑坡监测中的应用研究

合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)应用于地面形变监测已经成为地质灾害研究热点。本文分析了In-SAR技术在滑坡变形监测中的特点与技术优势,监测中InSAR、GPS的结合能够同时提高监测在空间域与时间域的分辨率;本文叙述了GPS、InSAR结合技术的理论与方法。说明利用干涉雷达结合GPS技术对滑坡进行监测是可行的,具有十分广阔的应用前景。

基于时间序列的InSAR相干性量级估计

本文提出了一种适用于InSAR数据处理的自适应相干性量级估计方法,该方法能够满足复信号随机平稳的假设前提,并兼顾运算效率与估计精度.此方法生成的相干图具有很好的分布特征,避免了影像空间分辨率的损失.提出的算法分为两个步骤:(1)根据地物后向散射特性,对时间序列SAR影像进行聚类分析,选择具有同分布的样本,保证SAR影像质地平稳条件;(2)对干涉图进行条纹频率估计,采用极大似然(ML)条纹频率估计方法去除系统相位引起的复信号非平稳性,并根据Cramer-Rao边界条件改善条纹频率的估计精度.以美国南加州洛杉矶地区的ENVISAT ASAR数据集为例,本文将新方法与现有方法进行了量化分析.结果表明,较传统方法而言,基于时间序列的相干性估计方法能够得到更可靠、精度更高、空间特征更鲜明的干涉相干图.

基于区域网平差的InSAR基线估计方法

为有效减少大面积、多套干涉数据基线估计所需的地面控制点数量、降低接边处反演高程的差异,提出考虑干涉相位偏置的InSAR区域网平差基线估计方法。采用中国科学院电子学研究所机载InSAR系统获取的多套干涉数据进行了区域网平差基线估计试验,利用少量地面控制点完成了各套干涉数据的基线估计,减小接边处反演高程的差异,验证该基线估计方法的有效性。

重复轨道雷达干涉测量中的大气影响及其研究展望

在研究大气延迟物理机制的基础上,分析了大气效应对雷达干涉测量产生的影响,并对重复轨道雷达干涉测量中大气延迟的分析方式进行了归纳与探讨;回顾了国内外关于InSAR大气影响的研究方法,着重对现有的大气误差改正方法进行了分类和比较,并对存在的问题进行了分析,对今后的研究方向提出了建议。

INSAR技术在北京来广营地区地面沉降监测中的应用

北京市平原地区地面沉降危害日益显著,合成孔径雷达干涉测量(InSAR)具有快速、高精度、周期短等优势,可为城市地面沉降监测提供有效的技术手段。本文选用ENVISAT-1卫星SAR数据监测研究2004-2005年北京来广营地区地面沉降,利用InSAR差分技术得到该地区地面沉降监测结果。

用GPS改正InSAR大气延迟误差的研究

大气延迟是InSAR技术用于地表探测的主要误差源,利用GPS改正InSAR大气延迟误差是采用外部数据改正InSAR大气延迟最有效的方法。为了对SAR影像进行逐像素的大气层延迟改正,必须对GPS获取的大气延迟进行加密插值。针对反距离加权内插法(IDW)在GPS大气延迟估计加密插值中存在的问题,提出了对样本点和待插值点间水平距离和高程差赋予不同影响因子的改进反距离加权(IIDW)内插法。试验结果表明,改进的反距离加权内插法的插值精度优于传统的反距离加权内插法,特别当待插值点的高程较样本点的总体高程有明显偏移时,改进的内插法效果更好。

利用InSAR相干系数探测地震引起的城市破坏程度

利用 InSAR 相干系数对 SAR 图像散射体特性的变化很敏感的特点,定义了一种相干系数变化指数,并证明了利用该相干性变化指数探测地震引起的城市破坏程度是可行的,最后以2003年伊朗 Bam 地区地震为例进行了试验验证研究。试验结果表明,建筑物的破坏等级与相干系数变化指数的大小高度相关,相干系数变化指数越大,建筑物破坏越大;相干系数变化指数相对较小,建筑物破坏较轻。根据定义的相干系数变化指数绘制出了 Bam 城地震破坏等级图,该等级图与国际地球灾害中心(ICG)提供的结果相一致。

利用GPS-InSAR合成方法进行地面沉降研究的现状与展望

近年来 ,合成孔径雷达干涉测量技术应用于地面沉降研究领域的实例已在国内外工程和科研实践中多见报道。与此同时 ,利用GPS技术监测地面沉降也日臻成熟与完善。GPS InSAR合成方法将这二种方法融合 ,能够在空间域与时间域同时发挥出各自优势从而提升地面沉降监测数据的分辨率 ,已开始成为国内外地面沉降测量技术研究的重点。本文综述了GPS InSAR合成技术的理论与方法 ,对其目前进展及应用前景进行了探讨。最后对上海地区开展此项研究进行了展望。

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。

玛尼地震的InSAR形变研究与模拟

采用欧洲空间局ERS-2的星载干涉雷达数据,选取1997年11月8日MW7.6级玛尼地震作为研究对象,采用了差分干涉方法,在通过对覆盖同一地区的SAR数据进行差分干涉处理,得到了玛尼地震的视线向同震形变场。经研究发现:该地震形变场呈长轴近北东东向不规则椭圆形分布,地表破裂带长度约为130km,发震断层走向约为78°,断裂为左行走滑特征。断层以南为隆起区,在发震断层附近最大视线向隆起位移量为113.6cm,断层以北为沉降区,最大视线向沉降位移量为170.4cm。基于Okada模型实现了具有复杂结构的4段断层段参数的InSAR形变场数据模拟,获得断层的最大走滑为6m,估计出玛尼地震的标量地震矩M0为2.69×10^20Nm,计算得到的矩震级MW为7.6。证明了研究方法的正确性和研究结论的可靠性。