基于SBAS技术的川藏铁路折多山地区地表形变监测与分析

相比传统的地表形变监测,InSAR技术能够全天时、全天候、大范围地获取地表形变信息。SBAS短基线集作为一种新技术,能有效解决时空去相干、大气延迟等影响,获得高精度的地表形变信息。文章利用SBAS技术对川藏铁路折多山地区27景Sentinel-1A数据进行地表形变监测,得到该地区在2017-03—2018-12时间序列形变监测结果。通过分析该地区整体形变情况,圈定3个明显形变的范围,在其中一个形变范围内,发现3个疑似滑移区域,其最大形变量达到-92.3 mm/a。最后结合Google Earth光学影像,验证并分析这3个疑似滑移区域成因。     

短基线集InSAR形变模型的不适定问题解算方法研究

SBAS InSAR技术广泛应用于大尺度长时间序列的矿区、城市、地震等不同类型地表形变监测。但在利用该技术进行监测地表形变中发现,其形变模型的解算存在着病态和秩亏两类不适定问题,严重影响着形变信息反演的精度和可靠性。本文以SBAS InSAR技术为基础,针对其形变模型最小二乘解算中的病态问题,提出了基于Liu估计的有偏迭代估计法和Tikhonov正则化方法;针对秩亏时奇异值分解反演形变量和形变速率不稳定的问题,改进了Landweber迭代法,并将其应用到秩亏的SBAS InSAR形变模型解算中,反演出更准确的形变信息。     

短基线集技术在地表形变监测中的应用研究

通过选取覆盖珠海地区的34景ASAR数据,采用短基线集(SBAS)技术对该地区进行了形变监测,并通过实地考察对InSAR结果进行了验证,同时对形变结果及原因进行了分析和讨论。结果表明,珠海市的地表沉降多发生在沿海、沿河区域,沉降速率主要集中在15 mm/a左右,局部区域达到30 mm/a,监测结果与实地考察结果吻合良好,从而验证了SBAS方法监测地表形变的可行性。     

利用SBAS技术监测洛杉矶地区地表形变

以InSAR技术为基础发展起来的小基线集法(SBAS)有效克服时空去相干和大气效应的影响,可长时间、高精度监测地表形变。文中以美国南加州洛杉矶地区为研究区域,利用34景ENVISAT雷达影像开展地面沉降监测,并通过时间序列分析的方法获取2003年9月到2009年8月时间段内高精度地表形变结果。研究发现多处由于地下水过度开采引起的地表形变明显的区域,该成果与同时段内数据资料比较,吻合较好。因此,该技术可广泛应用于城市地表形变监测,为相关部门决策提供科学可靠的数据参考。     

矿区地表形变InSAR监测——以永城市为例

针对矿区地表形变同时存在地面塌陷及地面沉降的情况,结合InSAR监测本身的特点,本文以永城市为例,选用2014年10月至2015年4月7景Radarsat-2 SAR图像,提出利用D-InSAR联合SBAS技术开展矿区地表形变监测,即利用D-InSAR监测矿区地面塌陷状况,SBAS监测矿区地面沉降状况。通过实地调查并结合永城市矿业开采、地质构造、地下水以及城市建设等资料认为,矿业活动不仅给开采面附近造成严重的地面塌陷,还造成了区域性的地面沉降现象。监测结果表明:联合利用D-InSAR和SBAS两种技术适合在矿区开展地表形变监测。     

不同尺度综合地表形变InSAR时序监测与机理分析

正合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术作为近年来发展起来的一种空间对地观测技术被广泛应用于不同类型的地表形变监测。为克服时间、空间基线失相干,DEM误差、大气延迟效应等因素对形变监测的影响,具有稳定后向散射特性的相干点目标作为研究对象的时序InSAR技术应运而生。然而,由于其应用研究起步较晚,在高精度地表形变监测中仍面临诸多技术难题,如常规SBAS方法时序形变监测时因多数据子集而导致的基准缺失、低相干条件下高相干点目标的有效识别、时序InSAR大范     

一种顾及永久散射体的SBAS InSAR时序地表沉降提取方法

提出了一种顾及永久散射体的SBAS InSAR时序地表形变提取方法。通过设置相干性、振幅离差指数、形变速率3阈值提取稳定的永久散射体，将其作为地面控制点引入SBAS InSAR处理流程，完成对地表形变的提取，并以郑州地区为例进行试验。获取了郑州市区2016年11月至2017年11月的地表沉降速率和时序地表沉降量，通过与PS InSAR、SBAS InSAR处理结果及水准测量进行对比，说明了该方法的可靠性。     

普宁市地面沉降的SBAS技术监测应用研究

InSAR(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)技术是随着合成孔径雷达发展起来的一种雷达干涉测量新技术,它可获得地表目标点的精确三维空间位置以及细微形变信息。基于雷达干涉测量发展的短基线(Small BAseline Subset,SBAS)干涉测量,可对缓慢地表形变进行高精度的监测。本文以广东省普宁市为实验区,选用2007~2010年间共10景ALOS/PALSAR数据,采用SBAS技术获取了该地区的形变时间序列和平均沉降速率,结果表明普宁市区存在多个严重的沉降漏斗,年最大沉降速率达15cm/a。利用观测时段内两期的水准点观测资料对SBAS时序结果进行验证,对比结果发现两者较差最大为46mm,最小为21mm,表明SBAS技术进行地面沉降监测的可靠性和有效性。     

InSAR技术在沂沭断裂带地表形变监测中的应用研究

针对常规大地测量监测沂沭断裂带地表形变结果无法全面反演该区域构造应力场的局限性,尝试采用PS和SBAS两种In SAR时序分析技术对该区域地表形变进行监测。首先对SBAS-In SAR技术的原理进行详细推导和分析;在此基础上,对覆盖研究区的14景ENVISAT-ASAR数据采用PS-In SAR和SBAS-InSAR技术进行处理,分别提取了该区域地表年平均形变速率图;通过与水准监测数据的对比分析发现:InSAR时序分析方法在大范围、持续缓慢断裂带地表形变监测中能够获取与精密水准监测一致的形变趋势,且SBAS-In SAR技术在数据量较少情况下能获得更好的监测效果。这表明In SAR时序分析技术可以作为断裂带微小地表形变监测的有效手段。     

基于PS-InSAR的京津城际铁路地面沉降监测研究

合成孔径雷达干涉测量技术可以大范围监测地表形变,对高速铁路运行沿线具有较好的监测能力。本文以ENVISATASAR数据为基础,采用PS—InSAR监测北京和天津地区的地面沉降的特征,通过临轨基准转换完成了两个区域的拼接,实现了在同一基准上的大尺度京津城际铁路沿线地面沉降的监测。通过本次研究,我们掌握了京津城际铁路沿线地面沉降的分布,以典型区域为样方分析其时间序列演化特征,并分析城际铁路不均匀地面沉降的运行风险。     

结合PS特征点的SBAS地表形变监测

针对SARscape SBAS技术存在人工选取地面控制点影响监测结果的问题，本文提出了一种结合PS特征点的SBAS地表形变监测方法。通过设置PS技术中的振幅离差指数与相干性阈值，提取PS监测结果中的特征点作为地面控制点进行轨道精炼与形变反演。以2017年3月至2018年12月覆盖南昌地区的Sentinel-1影像为数据源，进行了地表形变监测与验证。结果表明：①该方法与PS方法监测结果均显示南昌市城区在监测时段内整体呈小幅度上升趋势，年平均沉降速率相关性达到了0.959，具有高度一致性。②将该方法、PS方法、人工选取地面控制点的SBAS方法的监测结果与水准数据进行对比，该方法与水准数据的误差不超过3.5 mm，说明了该方法的有效性。     

有偏迭代估计在短基线集形变模型中的应用

进行SBAS技术时,选择的干涉对一般会出现一景影像和其他几景影像干涉的现象,导致构建的线性形变模型病态。在这种情况下,最小二乘法求解SBAS线性形变模型已不太适合。针对这一问题,本文结合Liu估计的有偏迭代法在求解病态线性模型时能够克服病态性对结果的影响,提出将此方法应用到求解SBAS线性形变模型中。以覆盖济宁地区的13景ENVISAT ASAR数据展开了SBAS技术在城市地面沉降监测中的应用实验,分别利用LS法、基于Liu估计的有偏迭代法解算形变模型。结果表明,基于Liu估计的有偏迭代法获得研究区的年平均沉降速率标准差比LS法获得的低1.4,且其求解的结果相较于LS法获得的结果更准确、稳定。     

Monitoring surface changes in discontinuous permafrost terrain using small baseline SAR interferometry,object-based classification,and geological features: a case study from Mayo,Yukon Territory,Canada

Permafrost-induced deformation of ground features is threating infrastructure in northern communities. An understanding of permafrost distribution is therefore critical for sustainable adaptation planning and infrastructure maintenance. Considering the large area underlain by permafrost in the Yukon Territory, there is a need for baseline information to characterize the permafrost in this region. In this study, the Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar (DInSAR) technique was used to identify areas of ground movement likely caused by changes in permafrost. The DInSAR technique was applied to a series of repeat-pass C-band RADARSAT-2 observations collected in 2015 over the Village of Mayo, in central Yukon Territory, Canada. The conventional DInSAR technique demonstrated that ground deformation could be detected in this area, but the resulting deformation maps contained errors due to a loss of coherence from changes in vegetation and atmospheric phase delay. To address these limitations, the Small BAseline Subset (SBAS) InSAR technique was applied to reduce phase error, thus improving the deformation maps. To understand the relationship between the deformation maps and land cover types, an object-based Random Forest classification was developed to classify the study area into different land cover types. Integration of the InSAR results and the classification map revealed that the built-up class (e.g., airport) was affected by subsidence on the order of ?2 to ?4 cm. The spatial extent of the surface displacement map obtained using the SBAS InSAR technique was then correlated with the surficial geology map. This revealed that much of the main infrastructure in the Village of Mayo is underlain by interbedded glaciofluvial and glaciolacustrine sediments, the latter of which caused the most damage to human made structures. This study provides a method for permafrost monitoring that builds upon the synergistic use of the SBAS InSAR technique, object-based image analysis, and surficial geology data.     

基于SBAS技术的金属矿山沉陷规律研究

D-InSAR技术已经发展成为一种重要的地表监测手段,在矿山监测方面已经有较多成功的案例。但是矿山地表沉陷是一个长周期的形变序列,D-InSAR技术由于失相关等因素影响无法获得长周期的时序形变,小基线技术削弱了失相关的影响,可以获得时序的地表形变。文中利用小基线技术分析金属矿山沉陷规律,以某大型锑金属矿山为研究背景,用过14期形变序列探索一定地质采矿条件下的金属矿山的开采沉陷规律。结果表明,金属矿山受重力作用较大,部分区域地表形变受复杂地质构造控制。     

利用时序PS-InSAR监测青藏高原冻土区地表形变

多年冻土及其活动层的变化对研究全球气候变化和生物多样性具有重要意义。传统的冻土测量方法通常只针对特定地点,空间覆盖范围有限,尤其是青藏高原冻土。本文采用C波段Sentinel-1A IW模式数据并结合一种顾及永久散射体的小基线SAR干涉（SBAS）技术,对青藏高原沱沱河地区地面形变和冻融过程进行了研究。探测到的地面位移速率（主要范围为-20~20 mm/a）和位移时间序列反映了多年冻土及活动层的演化。试验结果与水准测量数据具有较好的一致性,且该方法优于一般多时相InSAR方法。此外,分析了SAR成像几何与地表位移之间的关系,解释了在多年冻土区特别是对于山坡的运动趋势。试验结果展示了InSAR的监测能力,并提高了对多年冻土区地表形变的认识。     

Spatial-Correlation Based Persistent Scatterer Interferometric Study for Ground Deformation

Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR), nowadays, is a precise technique for monitoring and detecting ground deformation at a millimetric level over large areas using multi-temporal SAR images. Persistent Scatterer Interferometric SAR (PSInSAR), an advanced version of InSAR, is an effective tool for measuring ground deformation using temporally stable reference points or persistent scatterers. We have applied both PSInSAR and Small Baseline Subset (SBAS) methods, based on the spatial correlation of interferometric phase, to estimate the ground deformation and time-series analysis. In this study, we select Las Vegas, Nevada, USA as our test area to detect the ground deformation along satellite line-of-sight (LOS) during November 1992–September 2000 using 44 C-band SAR images of the European Remote Sensing (ERS-1 and ERS-2) satellites. We observe the ground displacement rate of Las Vegas is in the range of ?19 to 8 mm/year in the same period. We also cross-compare PSInSAR and SBAS using mean LOS velocity and time-series. The comparison shows a correlation coefficient of 0.9467 in the case of mean LOS velocity. Along this study, we validate the ground deformation results from the satellite with the ground water depth of Las Vegas using time-series analysis, and the InSAR measurements show similar patterns with ground water data.     

基于SBAS的矿区形变监测研究

由于使用的SAR图像较少,缺乏多余观测,传统的DInSAR测得的形变可靠性较差.此外,受InSAR观测周期以及空间和时间基线的限制,多数情况下很难将离散的DInSAR观测连接起来,获得时间上连续的沉降场,从而揭示研究区域的沉降演化情况.运用小基线集(SBAS)技术,通过虚拟观测值的方法,对DInSAR获取的相位进行后处...