高分辨率SAR数据在河北省城市形变监测中的应用

针对传统形变监测难以在短时间内进行大面积形变监测的问题,结合基于时间序列的雷达差分干涉测量(PS-InSAR)技术,以TerraSAR-X数据为例,重点研究了高分辨率SAR数据在城市地表形变监测中的应用,并对石家庄市、沧州市城区进行了监测,使用了2013年和2014年间各37景数据,采用了SARPROZ软件进行数据处理。实验结果显示,在石家庄市和沧州市各有三处较大形变区域。根据历史水文地质数据资料对比显示,产生形变的区域主要为地下水漏斗区域和大型建筑施工区域。在对石家庄市的分析结果中还发现,由于建筑施工造成了高铁沿线周边区域的较大沉降。此外,经过与沧州市历史沉降资料对比发现,传统沉降区已得到了有效的控制。总体而言,高分辨率SAR影像差分干涉技术为城市大面积地表形变分析提供了一种行之有效的监测手段,对传统沉降区的持续监测、高铁运行、地铁施工建设等具有重要参考意义。     

基于单轨道OT DInSAR的矿山时序三维多量级形变重建

提出一种矿山地表时序三维多量级形变重建方法。首先利用单轨道OT和DInSAR技术提取LOS向非连续的多量级形变;再结合形变先验融合模型和概率积分法构建矿山三维多量级形变重建模型;最后以神东大柳塔矿山52303工作面为研究对象,对覆盖研究区的6对高分辨率TerraSAR-X数据进行时序处理,获取长时间序列的矿山地表三维多量级形变监测结果。与水准测量结果对比发现,该方法与水准测量结果形变趋势一致,垂直向、东西向和南北向的均方根误差（RMSE）分别小于0.188 0 m、0.224 3 m和0.207 4 m。该方法不仅能准确测量矿山地表三维多量级形变,还能精细反演矿山地表沉降漏斗边缘到中心的形变特征。     

利用高分辨率TerraSAR-X数据监测武汉地区2013～2015年地面沉降

利用27景TerraSAR-X数据进行时序InSAR分析，获取武汉城区2013~2015年地面沉降监测结果，并结合地质、水文及实地踏勘资料进行沉降成因分析。结果表明，武汉城区地面沉降主要分布在汉口后湖、青山区工业路及光谷广场附近区域，最大沉降速率达78.1 mm/a；软土地基上大规模的城市建设引起的地下水位下降和荷载增加是造成沉降的主要原因。另外发现，长江沿岸地表形变与长江水位变化密切相关，初步推测与长江水位对两岸承压水的动态影响有关。     

升降轨融合的施工区域InSAR地表形变监测

以天津某施工区域为研究对象,开展InSAR地表形变监测研究。利用PS-InSAR技术与SBAS-InSAR技术对2017～2021年54景Sentinel-1B数据和65景Sentinel-1A数据进行处理,针对研究区地表形变时间序列,分析建筑物施工对区域地表时序变化及周边建筑物的影响。研究结果表明,沉降主要集中在研究区域两侧建筑物在建区域,抬升主要发生在研究区中间建筑物改造区域;夏季降雨期间,区域地表会出现不同程度的抬升现象。     

多基线差分雷达干涉测量的大型人工线状地物形变监测

大型人工线状地物是人类改造自然的产物,同人类生活息息相关。本文从大型人工线状地物定义出发,阐述了其形变现象、成因及衍生灾害;并利用多基线差分雷达干涉测量技术(DifferentialSyntheticApertureRadarInterferometry,DInSAR)实施大型人工线状地物形变监测。通过多数据源实验(ENVISATASAR,广州;PALSAR,香港大屿山;TerraSAR-X,深圳),分析了当前高级DInSAR方法,包括永久散射体和相干目标法在监测大型人工线状地物形变上的能力。实验结果表明,采用了不同的影像干涉对组合策略,永久散射体法适合大数据量SAR影像处理,而相干目标法适合小数据量SAR影像分析。微波穿透性和垂直临界基线随波长增加而增加。因此,在波段选择上,低相干区宜选用长波SAR数据(比如ALOSPALSAR)以获取稳健反演结果;而高相干区宜选用短波TerraSAR-X或者ENVISATASAR数据,以获取高精度地表形变场。结合线状地物几何和物理特性,分别从先验基础GIS/GPS数据、SAR数据源选择、PS点提取和模型改进四方面进行分析和探讨,认为面向线状地物形变监测多基线DInSAR模型的研发是亟待解决的问题。     

基于InSAR技术的地面沉降监测研究

针对传统监测技术GNSS、水准测量等难以开展大范围、高精度和高空间分辨率的地表沉降监测工作,采用InSAR技术对某城市17景TerraSAR-X数据进行分析处理,得到2012~2013年度的地面沉降信息,采用水准与InSAR同步观测方式,开展地面沉降星地一体化同步观测实验研究,利用水准观测结果对InSAR技术地面沉降监测的精度进行分析评价,结果表明InSAR地面沉降监测具有较高精度,为同类地质灾害、地面裂缝监测提供参考。     

运用时序InSAR技术监测合肥市地面沉降及断裂活动

基于覆盖合肥地区的24景Sentinel-1A数据,采用PS-InSAR和SBAS-InSAR时序处理方法获取2017-11~2019-10合肥市城区及周边地面形变分布信息,分析主城区地面沉降的时空演化规律,获取地铁网络沿线地表形变空间分布图。结果表明,合肥市地铁线路沿线发生不同程度形变,形变严重区域主要集中在西部及西南部,最大沉降速率达到35 mm/a。对池河-西山驿断裂形变场进行宏观分析,并结合时空同步的跨断层水准数据进行对比验证,认为2种数据的垂直形变监测结果具有一致性,推测数据的垂直升降变化可能受断层拉张和挤压交替控制。     

温度变化对GPS站周期性的影响不容忽视北大核心CSCD

近日,中科院上海天文台许雪晴等首次应用三维热膨胀模型,根据地表温度数据计算出全球三维地表周年位移形变,并与GPS台站观测的周年位移数据进行对比,表明温度变化引起的地表形变是GPS台站周年位移的影响因素之一,特别是在水平方向。     

新疆呼图壁地下储气库的InSAR形变监测与模拟

利用TerraSAR-X卫星2013-08~2014-08的17景雷达影像,采用小基线集（small baseline subset,SBAS）InSAR技术获取呼图壁(HTB)地下储气库（underground gas storage,UGS）运行期间的地表形变序列,并结合UGS注（采）气井口的压力数据,采用多点源Mogi模型,对HTB UGS的形变场进行模拟。结果表明,整个UGS区域的形变特征为非连续分布,形变与注（采）气压力变化具有较好的相关性;注（采）气期间沿卫星视线向(LOS)的形变峰值分别为10 mm和-8 mm;采用自适应前向搜索法,基于多点源Mogi模型初步模拟注（采）气期间的形变过程,当UGS的注（采）气平均气压为18 MPa和15 MPa时,LOS的形变可达7 mm和-4 mm,地表形变的大小与注（采）气井口密度有关;UGS的储气分布呈非均匀状态,即地下气库结构复杂多变。     

基于SBAS-InSAR与Prophet模型的引黄济青沿线地表形变监测与预测北大核心CSCD

基于38景Sentinel-1 SAR影像,利用SBAS-InSAR技术获取2019-02-2021-10引黄济青沿线地表形变的分布、量级及时空演化特征等信息;然后,使用形变梯度分析引黄济青沿线地表的稳定性;最后,利用Prophet模型对引黄济青沿线若干特征点的地表形变进行预测。研究表明,SBAS-InSAR能够获取引黄济青沿线及其周边区域大范围、长时间序列的地表形变情况,横纵剖面线形变梯度值比较大的区域与地表形变严重区高度吻合;基于SBAS-InSAR的监测结果,利用Prophet模型能够对形变较小的特征点进行较好的模拟和预测。     

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离极力系合成值的计算

在张家祥提出的离极力系合成理论的基础上，深入研究了计算离极力系合成值的方法，建立了相对精确的数学模型。利用这一模型计算了不同余纬处的合成值，得到与地应力实测值相符合的理论值。计算结果表明，离极力系合成值是客观存在的，地形起伏是产生超常水平应力的原因。     

IBIS-L系统与TM30全站仪在边坡变形监测中的对比分析

使用IBIS-L系统对大型水电站边坡长时间的监测数据进行分析和处理,并与TM30全站仪进行变形监测精度对比。试验表明,IBIS系统可得到在雷达视线方向优于mm级精度的形变结果,优于TM30全站仪,可以实现高分辨率、高精度、实时的大型水电站边坡长时间变形监测。     

Sentinel-1 TOPS影像干涉处理与形变监测

Sentinel-1A IW模式可获取250 km宽的SAR影像,且噪声小、重访周期短。然而Sentinel-1A的TOPS成像方式造成SAR影像方位向多普勒频率变化较大,干涉数据处理对影像配准要求极高。提出基于DEM和精密轨道的TOPS影像高精度配准和拼接方法,实现TOPS影像干涉变形监测的数据处理,并利用升降轨TOPS影像数据获取门源地震雷达视线向一致的同震变形,证实本文数据处理方法的正确性。     

PS基线网络用于线性工程形变监测与分析

针对SAR干涉点目标分析技术在区域地表形变监测中仅能在一定程度上消除大气延迟效应的问题,采用邻域差分的思想来减弱差分干涉相位中的自相关影响。采用附加距离限制的Delaunay三角网进行PS基线网络的布设,可以有效剔除距离较长的基线边和低质量的PS点目标,并利用邻接矩阵对PS基线网络中的重复边进行检测与删除,以提高程序的计算效率。首先利用模拟数据对程序的有效性与正确性进行验证,然后以大同-西安客运专线太谷-祁县段为研究对象,选取2015-07～2016-02的8景TerraSAR数据进行实例分析,获取的高铁沿线形变与已有地裂缝调查资料和野外实地考察资料具有较高的一致性,证明了PS基线网络在线性工程形变监测应用中的可行性。     

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Monitoring elevation change of glaciers on Geladandong Mountain using TanDEM-X SAR interferometry

Glaciers play an important role in the climate system. The elevation change of a glacier is an important parameter in studies of glacier dynamics. Only a few ground-based measurements of high mountain glaciers are available due to their remoteness, high elevation, and complex topography. The acquisition from the German Tan DEM-X(Terra SAR-X add-on for Digital Elevation Measurement) SAR imaging configuration provides a reliable data sources for studying the elevation change of glaciers. In this study, the bistatic Tan DEM-X data that cover the Geladandong Mountain on the Tibetan Plateau were processed with SAR interferometry technique and the elevation changes of the mountain's glaciers during 2000–2014 were obtained. The results indicated that although distinct positive and negative elevation changes were found for different glacier tongues, the mean elevation change was about-0.14±0.26 m a-1. Geoscience Laser Altimeter System(GLAS) data were obtained for comparison and verification. The investigation using GLAS data demonstrated the efficacy of the proposed method in determining glacier elevation change. Thus, the presented approach is appropriate for monitoring glacier elevation change and it constitutes a valuable tool for studies of glacier dynamics.