PSInSAR在铅山县矿区地表沉降监测中的应用

永久散射体干涉测量技术(persistent scatterer InSAR, PSInSAR)通过对同一地区的多景影像数据的分析,探测出一定数量的、均匀分布的永久散射体目标(persistent scatterers, PS),以PS点作为分析目标进行建模求解,从而反演出目标区域的地表形变情况.以江西上饶重要金属矿产地铅山县作为研究区域,采用PSInSAR技术对2016-08～2017-03期间采集的18景sentinel-1A影像进行时序分析,获取了该地区的沉降变化情况.分析结果显示,铅山县内永平铜矿及其周边存在较大形变,沉降中心区最大沉降速率达到-90 mm/y,沉降区域与矿区所在的实际空间分布位置较为一致;弋阳县、横峰县和铅山县的交界处也存在一定沉降形变,区域沉降速率达-20 mm/y.实验表明在金属矿区应用PSInSAR技术进行沉降监测具有良好的效果.

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PS/DSInSAR的云南德钦县滑坡变形监测

滑坡是我国最严重的地质灾害之一。针对常规MTInSAR技术在开展滑坡形变监测时面临的监测点密度不足、监测精度受限及滑坡解译受阻的问题,提出一种有效融合PS及DS点的PS/DSInSAR技术。首先,开展HTCI同质像素识别及相干性n次幂加权的相位优化处理,并筛选DS候选点;然后,将其与振幅离差获取的PS点进行融合并筛选高质量监测点,通过对监测点的相位解译提取滑坡形变信息。以云南省德钦县为研究区开展相关滑坡监测分析。实验结果表明,PS/DSInSAR技术获取的监测点密度较常规的StaMPS-SBAS技术提升了约14倍,可以更精准地识别滑坡边界及开展时序演化分析,且分析表明,研究区滑坡与季节性降雨具有显著的相关性。

基于PSInSAR技术的上海长江大桥变形监测方法研究

桥梁稳定性监测是桥梁基础设施结构安全监测和健康状况评估的重要内容之一。InSAR技术以其全天时、全天候、大范围和连续覆盖的监测优势,可以在城市基础设施变形监测中充分发挥作用。文章基于PSInSAR技术对桥梁开展变形监测技术研究,建立以Sentinel-1 SAR影像为监测数据、SNAP为SAR影像数据预处理工具、StaMPS为桥梁形变信息提取工具的桥梁变形监测方法。采用2018—2020年86景Sentinel-1影像对上海长江大桥进行变形监测与分析,验证了PSInSAR技术在大跨径桥梁变形监测中的适用性,并对上海长江大桥形变状况进行评估,为桥梁运营管理决策提供技术支持。

基于PS-InSAR的道路穿越区长城形变分析

随着交通网络不断扩展,现代道路穿越古老的长城,这种变化引发了长城的形变效应,成为引起广泛关注的议题。为了更深入地了解道路穿越长城对其形变的影响,研究采用了永久散射体合成孔径雷达干涉测量(PS-InSAR)技术,对长城周边区域进行了详细的形变分析。研究发现,道路穿越长城的行为明显影响了长城的形变情况,尤其是在特定区域出现了明显的地面沉降现象。这种形变表现为在道路穿越区域内的长城被拉伸和压缩,导致最大累积沉降量高达75.2 mm。在这些受影响的区域中,长城的沉降速率甚至达到了每年24.6 mm。通过对长城振动变形信息的综合分析和呈现,研究揭示了道路穿越长城对其造成的明显形变效应。这一研究成果不仅对长城的保护和管理具有重要的实际应用价值,还为类似地区的形变研究提供了参考和借鉴。

基于时序InSAR技术的滨海新区地面沉降监测

针对传统地面沉降测量方法在大范围测区内费时长、时效性差等缺点,本文利用2017—2021年覆盖天津市滨海新区Sentinel-1A影像数据,采用永久散射体合成孔径雷达干涉测量(PS-InSAR)和短基线集合成孔径雷达干涉测量(SBAS-InSAR)技术获取地面沉降数据,通过地表形变信息的时空分析确定各类因素对地面沉降的影响并交叉验证结果的可靠性。分析结果表明,天津市滨海新区的地面沉降受到降水、第四系地层厚度、地下水等因素影响。其中,天津市滨海新区在2017—2021年存在地面沉降现象,最大沉降速率为-130 mm/a,最大抬升速率为40 mm/a,最大累计沉降量为-411 mm。重点沉降区域主要分布在东北部的杨家泊镇与寨上街道交界地区以及西南部的中塘镇和北大港水库附近。

北京平原区地面沉降PS-InSAR监测

地面沉降是北京平原区的主要地质灾害之一。针对地下水长期超量开采引发的大范围地面沉降,采用雷达遥感的技术方法对其进行监测分析:以2003~2010年间覆盖北京的31景ENVISAT ASAR数据为基础,采用永久散射体干涉测量技术对北京市平原区进行长时间序列的地面沉降监测,并对比地下水水位变化数据,通过GIS空间分析的方法讨论地面沉降的时空演化特征。结果表明:2003~2010年,北京市平原区地表形变速率范围为-52.1~8.2mm/yr,已经形成五大沉降漏斗(朝阳—通州沉降漏斗、天竺—金盏沉降漏斗、来广营沉降漏斗、高丽营沉降漏斗和昌平沉降漏斗),地面沉降发生区域与地下水漏斗形成区域基本一致。

PS-InSAR技术在伯克利山滑坡监测中的应用

针对伯克利山的滑坡问题,利用从1992年到2010年期间获得的大量ERS1/2,Radarsat-1,TerraSAR-X星载雷达数据,提出运用永久散射体(PS-InSAR,Persistent Scatterer Interferometry Synthetic Aperture Radar)技术,以一幅主图像为基准,与其他SAR图像分别进行差分干涉处理,并限定幅度和相位双重阈值选择PS点,分析其相位在时域空域的频谱特性,最后通过滤波处理提取形变部分,结果成功地定位了伯克利山的滑坡区域,得到了地形的形变速率,为今后的灾害预警打下了基础.

基于地理国情的城市地表沉降监测PS-InSAR技术研究与应用

城市地表沉降是一种不可逆的极具危害性的地质灾害。为深入、系统的掌握城市地表沉降现状和发展趋势,北京市已开展相关研究和实践,并将地表沉降监测纳入城市常态化监测实施方案。基于地理国情常态化监测,采用PS-InSAR技术方法获取准确、详实的地表沉降监测数据,从而准确分析、归纳地表沉降发展规律,这些研究与应用对于北京市城市规划、建设、安全、运营和综合管理都具有重要意义,也可以为其他城市开展相关区域地表沉降监测提供参考借鉴。

SBAS-InSAR技术的广州市地面沉降监测

为了研究广州市地面沉降情况,利用覆盖广州地区的34景Sentinel-1A影像数据,基于永久散射体(PS)特征点的短基线合成孔径雷达干涉测量(SBAS-InSAR)技术进行时序分析,结果表明:研究区总体形态呈稳定状态,研究区域内存在6个沉降区,在监测时间内,研究区沉降速率为-32.1 mm/a~7.3 mm/a,累计沉降量为-92.1 mm。广州市的软土是导致沉降的主要因素,城市的工程建设以及地下水的过度开采为重要原因。

基于PS-InSAR技术的北京地铁线网地表沉降研究

随着城市地下轨道交通的高速发展,地铁建设运营引起的地面沉降现象及其对工程线路的影响引发了国内外相关学者的极大关注。本研究基于哨兵1号合成孔径雷达(SAR)影像,利用永久散射体对合成孔径雷达干涉测量(PS-InSAR)技术对北京地铁全网沿线1 km区域地表变形进行监测,形成了2018—2022年北京地铁沿线整体监测的形变结果图、特征点时序形变结果图以及统计分析典型形变区域的沉降速率剖面图等成果,并分析了北京地铁沿线重点沉降区域、沉降速率时间变化和空间变化,对地铁运营安全风险评估和运维管理具有重要意义。

PS-InSAR技术在无锡中心城区地表形变监测中的应用

本文以Sentinel-1A数据为基础,通过永久散射体雷达干涉技术(PS-InSAR)得到无锡中心城区2018年10月至2020年10月地表形变监测数据,分析无锡中心城区地表形变情况和时空分布特征。结果表明:无锡市中心城区整体呈现“西北部抬升,南部沉降”的特点。监测时段形变速率范围为-14~20 mm/a,累积形变量达到112.5 mm。沉降较大区域主要在滨湖区高凯路-大通路附近。地面抬升主要位于惠山区玉祁镇-前洲镇所构成的片状区域,及梁溪区华源小区-五爱家园-恒隆广场-崇安寺一带。而新吴区和锡山区整体趋于稳定。对无锡市的建设规划及灾害预防具有指导意义。

基于D-InSAR技术的煤矿区地面沉降监测研究

概要叙述了差分合成孔径雷达(D-In SAR)的技术原理和数据处理方法,介绍了D-In SAR在地表形变监测中的应用技术和方法,针对研究区域的地表沉降特点选择常规D-In SAR和永久性散射体干涉测量(PSI)作为In SAR差分处理方式,分析并选取适合本项目研究的In SAR雷达数据,对兖州-济宁区域因煤矿开采产生的地表缓慢沉降和快速沉降进行数据分析并得出结论,达到了研究的目的。

基于PS-InSAR技术的北海市沿海地区地表沉降监测

为了分析北海市沿海地区地表沉降信息时空分布特征,提供城市规划的有效参考依据,基于PS-InSAR技术,利用81景Sentinel-1A卫星数据,对北海市沿海地区2017年5月~2020年5月期间的地表沉降进行监测,获取沉降时序信息。结果表明研究区的最大年平均沉降速率可达-12.6 mm/a,其中铁山港区、地角镇和南流江三角洲共3个地区的沉降现象较显著。铁山港区和地角镇均有较集中的沉降点分布,南流江三角洲地区是散点状分布。经分析认为发生沉降的原因分别与区域中的工业活动、工程建设、人类生产活动、沉积物自然压实以及地下水过度开采等因素关系密切。

PS-InSAR技术辅助GPR监测城市道路地下病害体

为了解决探地雷达(GPR)监测城市道路地下病害体的效率和针对性,本文以兰州城市道路为试验区,基于2015~2018年的哨兵数据,采用永久散射体差分干涉测量(PS-InSAR)理论和技术方法提取了兰州城市道路的沉降速率和沉降场,分析了试验区约45km^2范围内的地面沉降与已有道路病害体之间的关系。结果表明,PS-InSAR技术方法不仅实现了大范围沉降监测,而且为探地雷达监测城市道路地下病害体提供了基础数据支持,实现了探地雷达有针对性及高效监测道路地下病害体。

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。

时序PSInSAR研究建筑物高度信息提取

基于干涉相位的统计分析,给出一种利用高分辨率时间序列永久散射体雷达干涉技术(PSI)提取人工建/构筑物高度的方法。利用给出的测高模型,借助27景高分辨率TerraSAR-X影像获取天津市北辰区典型建筑高度信息,并通过实测值进行验证。结果表明该方法提取的建筑物高度与实测值相互吻合,说明了该方法的可行性与有效性。

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。

StaMPS-MTI技术在地面沉降监测中的应用

为了提高监测技术的空间采样率,基于永久散射体法(permanent scatters,PS)和短基线集法(small baseline subsets,SBAS)技术,同时考虑PS点、慢失相关滤波相位(slowly-decorrelationg filtered phase,SDFP)点的相位和幅度稳定性,对满足给定阈值的点相位进行加权平均,优化选取斯坦福永久散射体-多时相InSAR(stanford method for persistent scatterers-multi-temporal InSAR,StaMPS-MTI)技术的高相干点集.并使用SBAS技术的形变模型提取研究区的沉降量和沉降速率.在此基础上,分别利用PS、SBAS及StaMPS-MTI技术对北京市局部地区2007~2010年的29景ENVISAT ASAR数据进行处理,提取研究区2007~2010年的时序沉降情况及年平均沉降速率,对沉降结果进行了详细的对比和系统分析.理论研究和真实SAR数据实验结果均表明,StaMPS-MTI技术获取了404 276个高相干点,空间采样率相较于PS技术提高了62.3%,相较于SBAS技术增加了129.4%,保证了监测结果的精度和可靠性.

采空区变形监测技术的研究进展

概述了地表形变监测的技术手段,对利用全站仪、水准仪的常规大地测量方法、三维激光扫描测量技术、静态/动态GPS测量技术、合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)以及由其发展的永久散射体干涉测量技术(PSInSAR)的优缺点、应用现状、存在的问题进行总结,同时分析了GPS技术与D-InSAR技术相融合的基本原理和必要性,根据当前存在的问题提出了将PSInSAR技术应用于采空区监测的可行性与优势并指出应用PSInSAR技术需要进一步研究的方向。