InSAR可检测的最大最小变形梯度的函数模型研究

InSAR干涉图中的相位噪声是相干性和视数的函数.InSAR能检测的地表最大最小形变梯度,除了受到InSAR硬件的限制外,还直接受到InSAR干涉图中噪声强弱的影响.此外,由于多视处理会改变像元的大小,也会引起可检测的最大最小形变梯度显著变化.本文研究了InSAR可检测的地表最大最小形变梯度与相干性和视数的关系,并建立了视数为1、5和20时（ERS和ENVISAT常采用的多视数）InSAR可检测的最大最小形变梯度的经验函数模型.最后,本文用伊朗Bam地区的Enivsat ASAR数据进行了试验,结果表明该模型能够准确地判别不同视数和相干性情况下地表变形能否被InSAR技术所检测.与Baran只考虑了相干性的模型相比,本文的模型适用范围更广.     

利用两轨法D-InSAR技术获取玛尼地震形变

采用欧洲太空局提供的ERS1／2SAR影像数据,结合美国NASA提供的免费SRTMDEM,利用两轨法D—InSAR技术获取了1997年11月8日西藏玛尼地震的部分差分干涉图。结果表明,断裂为左旋扭动态势,由地震引起的雷达视线向的形变北盘约为0．7m,南盘约为0．8m,认为,利用D—InSAR技术提取地震形变具有一定的潜力和优势。     

星载合成孔径雷达差分干涉测量(D-InSAR)技术在形变监测中的应用概述

本文综述了地球表面形变的主要类型(包括开采沉陷、地表沉降、地壳运动、地震形变、火山运动、冰川运动及山体滑坡等)及其在我国的分布状况，结合合成孔径雷达干涉测量(包括InSAR及D-InSAR，统称InSAR技术)的技术原理及特点，介绍了国内外InSAR技术近年来在形变监测领域的应用与发展。通过与传统形变监测及GPS监测技术的对比后指出，由于InSAR特有的技术特点，使其在各类形变监测应用中具有传统方法无可比拟的技术优势，必将对形变监测的发展起到极大的推动作用。     

合成孔径雷达干涉测量在地震研究中的应用

介绍了将合成孔径雷达干涉测量（InSAR)用于检测地表形变（地壳形变和火山形变）和应用于地震研究所取得的进展与结果，提出了相关的问题，指出了InSAR在地震研究中的应用前景。     

基于高分辨率SAR数据的子带干涉测量技术及其在地震同震形变场中的应用研究

正目前常规合成孔径雷达干涉测量技术(Interferometry Synthetic Aperture Radar,InSAR)在地形测绘和形变监测方面的发展已经非常成熟,其成功应用的关键取决于数据处理中的一些关键步骤,相位解缠是其处理中的关键步骤之一。相位解缠是指由干涉纹图的相对相位解算出地表绝对相位,从而得到高程或地表形变场的过程。针对解缠问题,众多学者提出了不同的解缠算法,这些解缠算法的提出,极大地推动了InSAR测量技术的发展。但在     

InSAR干涉形变场远程模拟系统实现与地震地表形变场模拟算例分析

利用InSAR(Interferometric SAR)干涉测量技术可以获得地表形变场(视线向, LOS), 将其与弹性半空间中一定断层模型模拟计算出的地表形变场进行正演分析, 以便获取发震断层的几何学和运动学参数, 是一种典型的前向模拟模式。 该计算模式由于模拟计算程序调试、 安装过程的复杂性, 使得在每台微机上安装此类程序不仅费时费力, 且浪费大量的计算资源。 文中首先介绍了实现InSAR干涉形变场模拟模型由单机推广到Internet/Intranet上进行远程计算最终建立“InSAR干涉形变场远程模拟系统”的过程, 并基于此系统平台对1997年玛尼M_S7.9地震的InSAR地表形变场进行了模拟试算、分析等。     

基于MERIS水汽数据的ASAR干涉图改正

水汽延迟是InSAR技术的重要误差源,已成为高精度差分干涉测量的主要限制.本文比较分析了GPS与MERIS可降水量反演结果以及水汽变化量探测结果,研究发现两者探测到的水汽含量和水汽变化量均存在较好一致性.在此基础上,以南加州地区为例验证了差分MERIS PWV用于同步ASAR干涉图水汽改正的可行性,经过水汽改正干涉图质量提高了约23%,并进一步对比了InSAR形变监测结果与GPS探测到的形变,比较结果表明,消除水汽影响后干涉图形变结果可靠性提高了19%.     

一种InSAR大气相位建模与估计方法

为了削弱大气延迟对干涉结果的影响以提高InSAR的测量能力,本文在InSAR大气相位特征分析的基础上,研究了一种新的InSAR大气相位建模与估计方法.首先采用稳健估计确定大气垂直分层部分的模型参数,然后利用基于Matern模型的Kriging插值估计大气紊流部分,最后应用估计的大气垂直分层和紊流资料改正InSAR测量结果.利用覆盖河南义马地区的ASAR数据对本文提出的方法进行了验证,结果表明去除大气影响后,InSAR重建的DEM与参考DEM的高程差异的均方误差由19.5m降至5.3m,精度提高了约72%.同时,改正后的干涉图更合理地揭示了义马矿区的沉降漏斗情况,进一步验证了本文方法的有效性.     

时序InSAR技术及其在京西北试验区微小形变的应用研究

时序InSAR技术是近些年发展起来的一种新的InSAR测量技术.其中PS-InSAR技术是通过分析高相干的永久散射体相位变化信息提取形变,受时间和空间基线的限制小,该方法需要假设形变特征为匀速,同时需要大量的SAR数据（25景）来估算大气效应贡献值;短基线技术（SBAS）可以降低几何去相干的影响,同时较短基线使DEM误差的敏感性大大降低,但该方法通过一定大小的窗体计算相干性,并据此来选择时间序列稳定点,窗体操作降低了被选像元的分辨率,但抑制了噪声相位的影响;干涉图叠加方法（interferogram stacking）是将多幅差分干涉图进行叠加,提高结果中形变信息对大气干扰的相对精度,可以获取大区域的连续形变场;CR-InSAR技术将人工角反射器作为观测对象,通过建立CR点上的形变模型,实现对重点目标如滑坡、水库和断层的形变监测.     

用D\|InSAR技术测量地面形变位移三分量

SAR图像按轨道和天线视向划分有升轨左视、升轨右视、降轨左视和降轨右视四种类型，仅采用其中的一种SAR图像测量地面形变，会因为D\|InSAR技术仅对视线方向位移敏感而产生误差.本文在介绍D\|InSAR测量原理的基础上，详细导出了由视线方向形变量计算真实形变位移三分量的一般表达式，分析了用D\|InSAR技术测量形变位移三分量存在的困难，最后给出了可能解决途径.     

基于InSAR与多源数据的三维形变场获取研究与应用

<正>合成孔径雷达干涉测量技术(Interferometry Synthetic Aperture Radar,InSAR)近几十年来得到迅猛发展,在获取地面形变信息方面具有独特的优势,使得人类可以在太空对地表进行长时间大范围的监测。但是,InSAR获取的形变不是地表的真实变形,而是变形的垂直向、东西向、南北向分量在卫星视线方向上的投影,即存在视线向(Line of Sight,LOS)模糊     

InSAR技术在监测形变中的干涉条件分析

针对InSAR技术在形变监测领域中的应用,本文从分析D-InSAR的干涉机理对其约束条件出发,重点研究空间去相关和形变梯度这两个关键指标对形变信息提取的影响.研究针对不同系统参数的传感器来展开,并论证这两个因素对干涉测量的限制.本文的创新性工作主要集中在以下几个方面: (1)分析了各传感器参数下的临界坡度范围,进而确立了SAR传感器监测的无信息区域;(2)证明了在植被覆盖区,相干性分解必须考虑体散射分量,并依此对模型进行了修正;(3)明确了形变梯度与相位梯度的差异以及两者的函数关系,并将入射角引入形变梯度函数模型.(4)通过模拟数据和真实数据比较各传感器在不同条件下形变监测的优缺点,在统计分析的基础上进一步验证结论.本文的研究是对干涉测量条件的进一步补充,对于理解干涉成像机理、完善InSAR数值计算模型(形变梯度模型和相干性分解模型)以及帮助研究人员根据研究区域特征选择合适的InSAR数据具有一定的参考价值.     

固体潮位移InSAR相位模拟及对广域地表形变监测的影响初探

固体地球潮汐(Solid earth tide,SET)在地表产生的径向位移可达40～50 cm,形变梯度可达2 cm/100 km,是各种精密大地测量和地球物理观测必须考虑的因素之一.随着星载合成孔径雷达干涉测量(Interferometric synthetic aperture radar,InSAR)地表形变监测范围的不断增大以及对精度要求不断提高,固体潮位移对InSAR观测的影响不容忽视.本文利用固体潮位移理论模型,根据InSAR测量基本原理和Sentinel-1卫星成像参数,模拟了固体潮位移InSAR相位,定量分析了其时空分布特征,并以我国江汉平原和北美大平原的Sentinel-1数据为例,探讨了固体潮位移InSAR相位对广域地表形变监测的影响.结果表明:(1)固体潮位移对InSAR广域地表形变监测存在较大影响,在250 km×250 km范围中,以C波段为例,其相位变化可达12 rad(对应52 mm视线向形变);(2)固体潮位移相位在中低纬度(60°S—60°N)地区变化较大,两极地区较小,且在时间上具有明显的周期性;(3)在Sentinel-1 InSAR观测中,通过固体潮位移相位改正去除了干涉图中的部分低频相位偏差,相比原始干涉图,改正后的解缠相位标准差减小了约29%.本研究对于认识固体潮位移InSAR相位的时空分布特征以及提高星载InSAR广域地表形变监测的准确度与可靠性均具有重要意义.     

基于InSAR相位梯度叠加的毛尔盖库岸 滑坡隐患快速识别

库岸滑坡失稳会造成严重的危害并带来巨大的经济损失。合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar, InSAR)已成为滑坡探测领域的重要技术手段。时序InSAR具备识别滑坡隐患的能力,但是面对海量数据,该技术仍然存在数据处理耗时久、识别效率低等问题。因此,提出一种基于InSAR相位梯度叠加的滑坡隐患快速识别方法,该方法采用改进后的Sobel算子对InSAR差分干涉对进行梯度运算,去除各项误差后,采用梯度叠加方式快速识别发生形变的区域。通过该方法在毛尔盖库岸成功快速识别出23处滑坡隐患,识别结果可靠性高,并且具备更优秀的微弱形变探测能力。在识别速度方面,相较于Stacking-InSAR和SBAS-InSAR分别提升1.4和1.9倍,该方法能从海量数据中快速且准确识别滑坡隐患,可以为广域滑坡隐患的快速识别提供借鉴与参考。     

基于PS-InSAR技术的海原断裂带地壳形变观测研究

基于单像对的常规D-InSAR技术在形变量较大的地震同震形变场探测中已取得成功应用,但由于其受时间、空间失相干和大气影响的严重制约,难以应用于长期缓慢微小地壳形变的观测研究中.近几年发展起来的PS-InSAR(Permanent scatterer InSAR)技术是对常规D-InSAR的创新性发展,它通过将干涉处理对象集中在SAR图象中散射特性稳定的高相干点集上(人工建筑物或巨石、山峰等自然地物),避开非相干象元可能带来的各种复杂问题,从而间接克服了相位失相关和大气延迟的局限性,极大地提高了干涉测量的精度和可靠性,使基于InSAR技术的mm级微小地壳形变的遥感观测得以实现.     

基于InSAR技术的淮南矿区DEM重建及精度分析

对于易发生地表形变的区域,传统DEM模型如SRTM,逐渐失去其时效特性,不能准确的描述地质特征,亟待更新重建.本文基于合成孔径雷达干涉测量(InSAR)采用SAR影像复数据相位信息提取地面三维信息的新技术,介绍了合成孔径雷达干涉测量数字高程模型建立的原理和方法.在此基础上,选取研究区,获取了Envisat ASAR SLC雷达影像数据,采用InSAR算法对研究区的数字高程模型进行了重建.并在研究区的形变区内外分别选取控制点,对重建DEM和SRTM进行比较分析.结果表明:对于易发生形变的特殊区域,传统DEM因失去其时效性,无法准确的描述地形特征;合成孔径雷达干涉测量可以作为此类地区DEM定期重建的有效手段.最后对重建的DEM实现三维可视化,提高了读图效率和成图质量.     

InSAR技术用于西安地区1992~1993年间活动地裂缝的定位研究

西安地裂缝是一种典型的地质灾害,自首次出现至今已有近半个世纪.基于活动地裂缝造成的形变去相干特征,通过分析滤波后的差分干涉图的伪相干图来提取活动地裂缝的位置信息.采用两幅ERS影像对西安地区1992～1993年间的活动地裂缝进行了定位研究,通过与该时间段工程地质调查的地裂缝位置比较发现二者有很强的一致性.通过该时间段地裂缝水准对点监测资料比较发现活动地裂缝区域易于产生相位解缠粗差,因此在后续采用差分InSAR获取地裂缝不连续形变信息时需要特别注意.     

InSAR技术在青海地区地震中的应用研究

以近年来InSAR技术在地震灾害领域的应用研究为基础,综述了InSAR技术应用于青海地区的研究进展,并利用ALOS PALSAR数据和Sentinel-1A卫星数据对2010年玉树7.1级、2016年门源6.4级、杂多6.2级地震的InSAR数据进行了计算和分析。结果显示:玉树7.1级地震和门源6.4级地震地表形变比较明显。其中,玉树7.1级地震地表形变长轴达60 km,门源6.4级地震地表形变长轴达30 km,杂多6.2级地震地表形变比较模糊,长轴约10 km;干涉条纹与震级、震源深度以及震源机制解性质等都有着明显的相关性,不同性质的地震断层引起的地震破裂在干涉图上呈现出各自不同的特点。     

雷达干涉测量在地震形变研究中的应用

合成孔径雷达干涉测量(DInSAR)以厘米乃至毫米的精度和很大的空间覆盖范围实现地表形变观测,它是进行地壳形变观测的重要手段,在地震形变研究中发挥着越来越重要的作用。本文首先简要给出了微波雷达测量的特征,阐述了雷达图像数据处理的基本方法,分析了InSAR技术的主要影响因素和观测精度。结合较新的研究成果,分析了雷达遥感图像研究地震形变的方法,讨论了DInSAR在震间、同震和震后形变观测研究中的最新进展。同时讨论了目前我国应用DInSAR研究地震形变中面临的主要问题,最后阐述了应用雷达干涉测量研究地震形变的发展趋势。     

高级时序InSAR地面形变监测及地震同震震后形变反演

差分干涉测量技术(differential interferometry technique,D-InSAR)是在InSAR技术基础上发展起来的,主要应用于测量地表微小形变。该技术在监测地震形变、火山活动、冰川运动、城市地面沉降以及山体滑坡等领域得到广泛应用,但实际研究中存在很多局限性,例如轨道参数误差、地形数据误差、大气延迟误差、时空去相关引起的相位解缠误差以及系统噪音误差等。这些因素成为InSAR高精度形变探测应用的主要限制。InSAR时序分析方法是目前解决常规D-InSAR处理过程中各种精度制约因素的主要方法之一。本文以InSAR时序分析中几个关键技术问题为研究目标,开展InSAR时序关键技术研究。本文取得的创新点如下:(1)在传统相干点提取方法的基础上,提出了一种新的提取方法:满秩相干点。该方法将干涉冗余网络图中节点和边结合起来构建满秩矩阵,并依此作为相干点提取指标。实验结果表明,满秩相干点提取法不仅能有效提高相干点的空间分布密度,而且能保留相干点的最优测量精度。(2)将大气延迟相位分成3种分量,即长波长大气相位、短波长大气相位以及地形相关的大气相位。在此基础上,利用网络法分别对3种类型大气延迟相位进行校正。网络法可以估算出每个时刻的大气延迟误差,再重构每一幅干涉图的大气延迟误差。实验结果分析表明,采用网络法能精确模拟出每个时刻大气延迟误差和每幅干涉图中的大气延迟相位。(3)离散点相位解缠误差是时序分析过程中主要误差源之一,直接影响后续时序分析结果的精度。本文提出一种利用网络闭合环残差方法,对离散相干点相位解缠误差进行检测和校正。该方法可以有效识别出离散相干点解缠相位中相位跳变;同时,本文也介绍了离散相干点解缠相位跳变校正的方法。(4)基于相干矩阵满秩条件,提出一种新的InSAR时序反演策略。利用干涉冗余网络图中各条边和节点之间的关系,采用最小二乘方法解算各个时刻点的形变特征,以有效解决传统InSAR时序反演过程中的秩亏问题。通过Bam地震震后时序形变场提取,在羊八井电站地热开采地下水引起地面沉降监测以及北京市地面沉降监测等几种典型应用中,验证了该方法的有效性和精确性。在关键技术突破的基础上,本文利用提出的新方法,获取了2008年10月6日西藏当雄MW6.3地震同震形变和震后地表形变时序,研究发震断层参数和震后运动过程的动力学机制。利用同震形变反演得到断层几何参数及滑动分布模型为先验知识,以InSAR时序方法获得震后形变时序资料为约束,分别利用震后余滑模型和震后黏弹性松弛模型,研究当雄地震震后断层的运动过程,同时对青藏高原南部中低地壳或者上地幔的黏性系数进行估计,并给出了最优拟合解。