Sentinel-1A SAR影像及其在矿区地面沉降 监测中的应用研究

详细介绍了Sentinel-1A SAR影像数据的基本参数、工作模式、应用领域等。利用2016.11.09—2017.03.09的5景Sentinel-1A C波段SAR影像数据进行矿区地面沉降监测试验。基于SARscape利用双轨D-In SAR技术进行差分干涉处理,得到了研究区地面沉降分布图,直观地再现了研究区在2016.11.09—2017.03.09的沉降分布、沉降量级等。结果表明济宁某矿区在监测期间地面相对稳定,未有大面积和大量级的地面沉降发生,4个干涉对监测到的最大沉降都未超过3 cm。     

D-InSAR沉降监测与城市新增建设用地相关度研究

以3 m级Terra SAR卫星数据为例,对广西省南宁市主城区进行D-In SAR干涉测量,并结合同期土地资源全天候建设用地监测成果进行相关度分析。结果表明,主城区有两个较大的沉降漏斗,沉降趋势由城区向郊区减缓,一定程度上表明该地区的沉降并非自然地壳运动形成。进一步研究表明,高沉降漏斗区域的地下水开采及矿产开采较为严重,并且建设用地与沉降结果整体相关系数达到了0.78,建设密集区域均伴随着不同程度的沉降。根据该区域D-In SAR沉降结果,城市建设应向高稳定性、低沉降区域进行。     

利用水准数据的天津市地面沉降时空特征分析

地面不均匀沉降可能对城市的发展与人民的安全造成危害，天津市的地面沉降情况尤为严重。针对该问题，本文收集天津市2005—2012年、2016—2017年水准观测数据，以固定水准点位的沉降量、沉降速率、沉降加速率为状态向量，构建卡尔曼滤波模型，对天津市历年的水准观测数据进行滤波；根据滤波后的结果，本文利用多项式加权内插的方法，以距离、沉降速率、沉降加速率信息确定权值大小，对地面沉降情况进行内插；并以中误差作为精度评定参数，比较多种内插方法的精度。通过对内插结果的试验分析发现，2005—2017年天津市地面累计平均沉降量为394.477 5 mm，最大沉降量为1 143.5 mm；主要沉降区域为北辰、大港、塘沽等地区，且随着时间的增长，这些区域呈现漏斗式下沉。试验证明本文结合卡尔曼滤波与多项式加权内插的方式能够较好地反映地面沉降的时空特征分布情况并对未来一段时间的沉降情况进行预测，对天津市的城市发展及建设有一定的参考意义。     

基于SBAS-InSAR的成都平原地面沉降监测

汶川地震后,余震活动频繁,加之成都平原内城市发展迅速,容易诱发地面沉降;对成都平原地面沉降进行监测,及时掌握沉降信息,可为相关决策提供科学依据。基于ENVISAT ASAR数据,采用小基线集(small baseline subset,SBAS)-In SAR技术,对成都平原2008―2010年地面沉降进行了监测。结果表明,各主要城市在监测时段内的地表累积形变量在-8~14 mm之间,总体形变量不大;成都平原西部区域受地震影响呈抬升趋势,沉降主要集中于成都市北侧和德阳市以南部分区域,最大沉降量为-22 mm,沉降范围随时间推移呈扩大趋势。通过实测数据验证了监测结果,精度达到2.9 mm。成都平原不存在区域性沉降的构造背景,且地下水资源丰富,沉降自然诱因不明显,城市建设活动可能为沉降的人为诱因。该成果可为今后成都平原主要城市更加精细的地面沉降监测工作提供参考。     

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-SkyMed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。     

基于D-InSAR方法求取深部开采地表移动参数研究

深部开采有着地表沉陷时间长、范围大,地表测点难以长时间保存的特点,目前我国几乎没有深部开采的正规观测站。为解决这一问题,本文采用了D-In SAR技术获取了徐州矿区张小楼千米深部开采地表沉降数据,通过将监测结果与地表水准测量进行对比,证明了D-In SAR结果的正确性,并结合测点缺失情况下地表移动参数的求取方法,基于D-In SAR数据求取了千米深部开采地表移动参数。结果表明采用D-In SAR方法对深部开采地表移动的监测可以解决深部开采地表移动参数的求取问题。     

InSAR沉降监测量检验方法的研究

本文介绍利用精密水准测量沉降量对InSAR动态监测成果进行精度验证的技术流程,通过PS点沉降量、沉降等值线和沉降曲面等成果的精度对比分析,精密水准点与COSMO影像获取PS点的沉降量之差算术平均值为-0.26mm,与ENVISAT影像获取的沉降量之差算术平均值为-6.36mm,两者精度都达到毫米级,验证了InSAR地面监测成果的可靠性;研究表明InSAR数据分辨率高,准确反映的地面沉降分布和变化趋势,为地面灾害监测提供了重要的数据参考。     

克里金插值模型在地面沉降监测中的应用

变形监测在保障工程安全、建筑物的监测以及地质结构分析等方面扮演着重要的角色。尤其是在城市发展中,地面沉降更是非常突出的问题。本文针对目前通过精密水准或GNSS进行地面沉降监测存在监测点位离散,且分布不均的问题,提出采用克里金插值模型进行沉降量内插的设想,并通过北京局部沉降监测实测数据,对上述差值模型进行了验证和精度分析。结果表明克里金插值模型用于地面沉降监测数据内插是可行的。     

InSAR技术支持下的长沙市2015—2021年地面沉降监测分析

长沙市是长江中游地区重要的中心城市,地质条件脆弱、土质疏松,土体在施工和降雨作用下极易固结压实,造成地面形变,威胁建筑物和基础设施的稳定。地面沉降是长沙市地质灾害的主要原因之一。为了监测长沙市近几年的地面沉降情况,本文使用MCTSB-InSAR方法,利用151景Sentinel-1SAR影像数据,获取了长沙市主城区2015—2021年的地面沉降结果。经分析发现,最大累计沉降量约为250 mm,最大沉降速率约为80 mm/a,绝大部分区域平均沉降速率在30 mm/a以下;长沙市整体稳定,局部有不均匀沉降发生,沉降区域主要分布在主城区外围,主要由工程施工引起。     

PSI技术在上海地表沉降监测中的应用

应用永久散射体雷达干涉(PSI)技术进行地表沉降监测研究,对PSI建模时采用的各相位分量的空间相关特性和沉降结果精度进行详细分析。试验选取覆盖上海地区的16幅高分辨率TerraSAR-X(TSX)SAR影像为数据源,进行PSI建模、形变提取和精度分析,并使用地面水准数据进行对比验证。结果表明,根据PS各相位分量的空间相关特性进行PS点的识别是合理的。与水准数据对比,两类年沉降速率结果具有很好的一致性,差异均值和标准偏差分别为1.6 mm/a和±4.6 mm/a,最小和最大差异量分别为0.198 7 mm/a和10.132 mm/a,证实了PSI技术在上海地区地表沉降监测的应用是有效和可靠的。