GB-SAR变形监测技术研究现状与展望

地基合成孔径雷达（GB-SAR）技术是近十多年发展起来的地面主动微波遥感技术，可进行非接触、高精度、大范围、远距离的变形监测，在变形监测领域具有重要意义。本文首先介绍了GB-SAR干涉测量基础理论和研究现状，归纳了目前主要的GB-SAR系统，详细列举了现有系统的关键参数；进而分析了GB-SAR技术在基础设施、滑坡、矿山、冰川运动及文物保护等变形监测领域应用的优势和不足，总结了地基雷达系统在实际应用中面临的挑战；最后从多维形变、大气改正等方面对其应用前景进行了展望。     

基于修正气象数据的GB-SAR大气改正

大气效应会影响地基合成孔径雷达(GB-SAR)的图像采集信号,对其测量结果产生很大影响,因此GB-SAR测量结果必须剔除大气效应的影响.基于气象数据(大气压强、温度和相对湿度)的大气改正模型,分析了单个气象因子对GB-SAR变形结果的影响特点,提出了先利用稳定点对相对湿度进行分时段修正,再利用修正后的气象数据对GB-SAR变形值进行大气改正的方法.在链子崖危岩体监测中的应用结果表明,该方法能有效削弱大气效应对GB-SAR的影响.     

INSAR技术在海州露天矿边坡变形监测中的应用研究

露天矿边坡的变形监测一直是矿山安全生产的重要工作,运用合成孔径雷达干涉(INSAR)测量技术对边坡进行监测是近年来微波遥感研究的一个重要方向。本文分析了INSAR技术在边坡变形监测中的技术优势及研究的进展情况,并利用海州露天矿传统监测实测数据和INSAR监测进行比较,结果表明,INSAR技术可以实现对大型露天矿边坡有效地监测,具有一定的技术优势和广阔的应用前景。     

地基合成孔径雷达的边坡形变监测应用研究

针对露天矿开采过程中边坡发生形变导致失稳的问题,使用地基合成孔径雷达对矿坑边坡进行形变监测.基于小基线集技术,该文提出以PS点相位相干系数的均值作为子集划分的参考指标,并提出在子集内采用粗差探测技术对PS点进行时间维解缠,有效削弱了子集内的大气延迟影响并防止了解缠误差在空间域的传递.通过首云铁矿边坡形变监测实验,结果表明:该文提出的方法能有效处理GB-SAR边坡连续监测数据,能够获取露天矿边坡PS点在监测期的时间序列形变,该方法在边坡稳定性监测方面具有实用性.     

地基合成孔径雷达对目标三维形变的监测

形变监测是在各类大型建筑物倒塌、桥梁垮塌、滑坡等灾害事故发生前进行预警的重要手段。地基合成孔径雷达干涉测量技术在形变监测的各类方法中，优势明显并已经得到广泛应用。针对现在GB-SAR只能测量目标一维形变的问题，本文提出了一种平行合成孔径雷达的概念，通过在多孔径干涉技术得到的二维位移基础上，融合平行雷达监测的目标位移数据，准确演算得到目标的三维位移信息，从而反映出目标的真实位移，对于建筑物结构性能的监测和诊断具有重要意义。     

新型FMCW地基合成孔径雷达在大桥变形监测中的应用

地基合成孔径雷达（GB-SAR）是一种新型的建筑变形监测技术,相较于传统的监测手段,该方法拥有高精度,覆盖面大等优点。基于FMCW技术的Fast-GBSAR系统采用调频连续波技术,相较于国内已有的基于步进连续波技术的类似系统,该系统处理速度提高30倍,并拥有更高的可靠性。Fast-GBSAR在国内已对多座大桥进行了公开测试,监测结果表明Fast-GBSAR测量精度能达到0.01 mm,在变形监测领域极具潜力。     

地基合成孔径雷达技术研究与初步应用

阐述了地基合成孔径雷达测量的技术原理和应用方向,归纳了地基雷达形变测量的主要技术流程.通过实地测试验证其精度,地基合成孔径雷达技术具备探测毫米-亚毫米级形变信息的能力,地基雷达设备稳定可靠,具有广泛的应用前景.最后揭示地基合成孔径雷达技术在变形监测及预警中的问题,同时提出下一步的工作安排.     

地基SAR与三维激光扫描数据融合方法研究

提出了一种地基合成孔径雷达(GB-SAR)和地面三维激光扫描(TLS)数据融合的方法,将GB-SAR获取的高精度位移图与TLS获取的三维模型融合生成三维干涉雷达点云,该结果既保留了GB-SAR高精度形变信息的特点,同时实现了交互式3D显示功能.     

GB-SAR构建永久散射体网改正气象扰动方法

气象扰动对地基合成孔径雷达干涉测量技术的测量精度影响较大,选取合适的气象改正方法关系到测量结果的精度和可靠性。分析了常用的地基合成孔径雷达气象改正模型及方法,提出了一种利用永久散射体(permanent scatterers,PS)气象改正网的全场景气象改正方法,并将该技术应用到施工期的高危边坡监测实验中。结果表明,该方法可有效削弱气象影响,提高测量精度,准确探测出高危边坡中的不稳定区域。通过与传统选点气象改正的改正结果和测量机器人测量结果的比较分析,证明该方法可有效应用于高危边坡变形监测中,在复杂环境下气象影响可控制在亚mm级。     

多传感器集成的体视化形变监测模型研究

采用地面合成孔径雷达干涉测量(GB-SAR)、三维激光扫描、数码相机、GNSS和无线传感器网络等多种传感器集成技术,设计集成角反射器、紧凑有源转发器、GNSS接收机天线和物理传感器的专用目标特征点装置,将其布设在监测对象表面,自动获取监测对象的空间信息和内部物理状态信息,对GB-SAR雷达干涉测量数据算法进行探讨,在此基础上研究地基雷达干涉影像,将监测对象表面三维模型和内部物理状态模型进行融合,建立体视化形变监测模型的算法,从而实现在模型上对任意兴趣点形变信息进行自动提取和分析。     

Averaging and Formulation Impact on GB-SAR Topographic Mapping

A novel processor for the generation of a digital terrain model (DTM) using ground-based synthetic aperture radar (GB-SAR) imagery is presented. The performance of the processor has been assessed using the archive of C-band GB-SAR images available at the Joint Research Centre from the Sion Valley (CH) test site, from which a high-resolution ground-truth DTM is available. In order to reduce the standard deviation of the differences between the two DTMs, several techniques have been applied: interferogram averaging, phase referencing, and differential path calibration. In addition, different formulations have been reviewed, and its impact has been quantified in the DTM accuracy obtained. Results show that the standard deviation of the differences between the ground-truth DTM and that of the C-band GB-SAR can be reduced from the 5 m that was previously reported down to 3 m with the new processor.      

Atmospheric Artifact Compensation in Ground-Based DInSAR Applications

In this letter, a coherence-based technique for atmospheric artifact removal in ground-based (GB) zero-baseline synthetic aperture radar (SAR) acquisitions is proposed. For this purpose, polarimetric measurements acquired using the GB-SAR sensor developed at the Universitat Politecnica de Catalunya are employed. The heterogeneous environment of Collserola Park in the outskirts of Barcelona, Spain, was selected as the test area. Data sets were acquired at X-band during one week in June 2005. The effects of the atmosphere variations between successive zero-baseline SAR polarimetric acquisitions are treated here in detail. The need to compensate for the resulting phase-difference errors when retrieving interferometric information is put forward. A compensation technique is then proposed and evaluated using the control points placed inside the observed scene.     

地基SAR干涉测量原理及其形变监测应用研究

详细介绍了地基SAR的基本理论,结合建筑物二维和一维的实测数据,分析了其在距离向和方位向的分辨率以及形变的监测精度,说明了地基SAR在形变监测中的有效性,并对地基SAR今后的应用与发展作了初步展望。     

地基SAR在滑坡形变监测中的应用

地基InSAR是近年发展起来的基于地基SAR (GB-SAR)获取地表形变的一种新的技术手段,分辨率高、可实时监测,实现毫米级形变监测精度,为近距离滑坡实时监测与预警提供了先进的技术手段。本文首先以澜沧江某滑坡体为研究对象,在滑坡体对岸设立固定站点,按固定频率进行GB-SAR数据采集;然后通过先后两景影像形成干涉对,利用相干阈值方法提取相干点目标;最后利用形变模型提取滑坡体形变结果。研究表明,地基SAR可获得整个滑体形变边界、形变大小空间分布及时间变化历程,对滑坡体灾害实时监测非常有效,可为滑坡灾害监测及预警提供参考。     

地基干涉雷达地面灾害监测数据可视化方法

针对目前对地基干涉雷达监测数据的可视化程度偏低,可视化效果涵盖信息不够丰富的现状,该文以地基干涉雷达系统的露天矿区边坡地面灾害监测为例,实现了多样化的可视化效果。该方法利用遥感影像和人工测量高程数据,丰富了可视化中的地表覆盖信息和地形起伏情况等重要信息,具有结果数据和过程数据的多样化、可视化方式。结果表明,该方法改善了单一的地基干涉雷达系统监测数据的可视化效果,充分发挥了其形变预警分析功能。     

Monitoring post-mining subsidence in the Nord-Pas-de-Calais coal basin (France): comparison between interferometric SAR results and levelling

The interferometric synthetic aperture radar (InSAR) technique is used to detect surface deformations in the French Nord-Pas-de-Calais coal mining basin. Several subsiding areas had already been observed at the sites of Lens, Billy-Montigny, Courrières and Ostricourt during the 1992–2000 period. InSAR deformation measurements are compared with ground-based levelling measurements and an analysis of the results shows a good agreement for the relative deformations. However, the InSAR study reveals a systematic bias of the absolute levelling values. Our interpretation is that the stability points of the ground-based monitoring network probably moved during the study period. Such cross-checking is particularly important considering the current legal value of the levelling measurements.     

基于GB-SAR的建筑物微变形测量研究

介绍了基于地基合成孔径雷达干涉测量技术的微变形监测系统(IBIS-L)的工作原理和关键技术,通过对建筑物的监测数据的分析和处理,得到了在雷达视线方向优于毫米级精度的形变结果,实验表明,IBIS系统可以实现高分辨率、高精度、实时的建筑物变形监测。