高分辨率PS-InSAR在轨道交通形变特征探测中的应用

为了确保城市轨道交通的安全运营和可持续发展,将高分辨率PS-InSAR技术引入城市轨道交通的形变监测领域。以上海为例,分析了城市轨道交通网络专题的形变特征。首先,利用26景TerraSAR-X影像在上海开展高分辨率PS-InSAR沉降精细测量,得到轨道交通网络整体的沉降格局;然后,针对不同建成时期和建设形式的路段,分类探讨其形变特性及原因;最后,进行测量结果的精度验证。分析结果表明,快速的城市化发展建设已成为上海轨道交通沿线主要的沉降原因;不同建成时期和建设形式的路段表现出不同的形变特征,早期建设路段比晚期建设路段更稳定,高架路段比地下路段沉降速率更小;PS-InSAR与水准数据保持很好的一致性。证实了高分辨率PS-InSAR技术在城市轨道交通形变监测、管理维护和预警方面具有一定的可行性,可以为城市公共交通的规划和建设提供决策支持。通形变监测、管理维护和预警方面具有一定的可行性,可以为城市公共交通的规划和建设提供决策支持。     

基于PS-InSAR技术的武进区地面沉降探测

合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术为地表形变监测提供了一种全新的手段,它具有全天时、全天候、高空间分辨率、大范围以及成本低等优点。选取了2007年1月—2010年4月28景Envisat ASAR数据,采用基于InSAR技术发展起来的永久散射体雷达干涉测量技术(PS-InSAR)对常州市武进区的地面沉降进行了反演,获取了该区2007年—2010年的地表形变场(年沉降速率和累积沉降量),并用外部水准数据对PS-InSAR的监测结果进行了对比验证,两者吻合较好,证实了InSAR技术监测地表形变的可行性与可靠性。     

应用雷达干涉技术的交通设施形变监测研究

针对常规测量手段耗时、费力,难以快速完成大型交通设施的形变监测的问题,该文开展了基于高空间分辨率SAR影像的PS-InSAR在大型交通设施形变监测方面的实验研究:选取2009—2010年间27景3m分辨率的TerraSAR-X数据,采用PS-InSAR技术提取了天津市西部城郊结合区内主要交通设施及沿线区域的地表形变信息。结果表明:利用高分辨率SAR影像监测公路、铁路等交通设施时,可以提取高密度的PS监测点;提取形变信息与水准观测值相互吻合;研究区域存在几个较大的沉降中心,使得一些交通设施在部分路段沉降较大。     

基于PS-InSAR技术的珠海市地表形变监测与驱动力分析

基于63景Sentinel-1数据,采用PS-InSAR技术监测珠海市2018年10月—2020年11月地面沉降,利用GNSS地面同步观测数据进行精度评定,监测结果的均方根误差为4.58 mm,表明利用PS-InSAR监测研究区地面沉降具有较高的可靠性。分析珠海市地表形变的时空特征,结果表明,珠海市主体部分的平均形变速率在-55～15 mm/a,主要沉降区域分布在珠江水道周边的农垦区及沿海港口区域;主要交通线路为港珠澳大桥珠海连接线和广珠铁路珠海段,均存在年平均形变速率超过20 mm/a的明显形变异常区,需重点关注。结合地质条件、地下水开采情况对珠海市地表形变驱动力进行分析,结果表明,区域内地面沉降速率与软土层的厚度呈正相关,与地下水水位降深呈对数函数关系。     

PS-InSAR技术支持下的滇中地区高速公路灾害识别

针对人工对高速公路上的灾害隐患进行逐一排查难度较大的问题,该文利用永久散射体合成孔径雷达干涉测量(PS-InSAR)技术对滇中地区昆磨、昆石、昆楚3条高速公路灾害隐患进行早期识别与排查,选取2018年6月-2019年12月期间的45景Sentinel-1A影像作为实验数据,提取了高速公路沿线的灾害点,并分析了灾害点的纵横断面沉降情况.结果 表明,滇中地区高速公路沉降最严重的是昆磨高速公路,存在3个明显沉降点,最大沉降速率达到-54mm/a;其次是昆石高速公路,存在2个明显沉降点,最大沉降速率达到-30 mm/a;而昆楚高速公路未发现明显沉降点.表明PS-InSAR技术能有效识别高速公路中存在的灾害隐患,且具有一定的优势,其结果可为相关部门进行公路监测与养护提供依据.     

Sentinel-1和SBAS-InSAR分析钻井水溶岩盐矿山时序沉降

利用小基线集(SBAS)InSAR技术对钻井水溶岩盐矿山地表沉降开展时空分析。实验选取湖南常德某典型钻井水溶岩盐矿区为测试区,时间跨度为2016年2月—2017年2月的21景Sentinel-1影像数据,获取了测区的时序沉降序列。实验结果显示,矿区地表大量级沉降在2016年9月才开始呈现,沉降漏斗横向出现多峰值,矿区沉降整体空间分布上出现西南部整体片状、中部偏北离散带状沉降。这些沉降特征均与钻井水溶法开采特征保持一致。将实地水准测量形变数据和DInSAR形变结果与本文结果进行对比以评估结果可靠性。结果表明,SBAS技术获取结果与水准结果表现出较高一致性,从而为钻井水溶岩盐矿山地表沉降提供了一种更为有效的监测手段,也可为此类矿山地表形变时空演化规律分析提供参考。     

PS-InSAR技术在无锡中心城区地表形变监测中的应用

本文以Sentinel-1A数据为基础,通过永久散射体雷达干涉技术(PS-InSAR)得到无锡中心城区2018年10月至2020年10月地表形变监测数据,分析无锡中心城区地表形变情况和时空分布特征.结果表明:无锡市中心城区整体呈现"西北部抬升,南部沉降"的特点.监测时段形变速率范围为-14～20 mm/a,累积形变量达...     

InSAR技术在高速公路灾害辅助识别中的应用

为尽可能早地发现并排查出高速公路灾害的隐患点，本文以昆磨高速公路的昆明至玉溪路段为例，首先基于PS-InSAR技术，利用45景Sentinel-1影像获得了研究区域2018-2019年的沉降速率图。然后对沉降严重区域进行横纵断面分析，识别出昆磨高速公路沿线的隐患路段。最后对这些路段的进一步监测提出建议。研究表明，昆磨高速公路沿线总体呈现出较为平缓的沉降趋势，但存在着3个严重沉降区。分别是谢井村和朱井村路段、昆磨高速公路与东绕城高速公路交界处路段，以及昆磨高速公路与晋新公路交界处路段。因此证明了PS-InSAR技术能有效排查高速公路沿线的灾害隐患。     

利用时序InSAR监测兰州市中心城区地面沉降

针对兰州市中心城区的地面沉降问题,该文采用PS-SBAS和PS-InSAR技术,利用2016-01-20—2019-02-21时间段内的39景Sentinel-1A/B降轨数据,使用缓冲区分析技术对兰州市中心城区轨道交通线和铁路线周边100m区域做了沉降影响分析,监测结果表明:基于Sentinel-1A/B数据和时序InSAR技术,可以准确监测城市地表的沉降和轨道交通线的沉降时空规律;沉降区域主要集中在研究区东南部的方家泉村、和平镇和猪咀岭村;软土地基下地铁的施工会导致沉降现象的发生,兰州轨道交通线和铁路线的沉降主要发生在城区东南方向;在监测时段内,使用两种时序InSAR技术监测的同名点在沉降趋势和累计沉降量上保持了良好的一致性和吻合性,但PS-InSAR的时序变化曲线较PS-SBAS更为平缓。     

联合多种InSAR技术的龙门山-大渡河区域地灾隐患早期探测

合成孔径雷达干涉测量技术(interferometric synthetic aperture radar, InSAR)是探测地表形变的重要手段,然而差分干涉测量技术(differential InSAR,D-InSAR)、小基线集测量技术(small baseline subset InSAR,SBAS-InSAR)和永久散射体测量技术(permanent scatters InSAR,PS-InSAR)在地质灾害隐患早期调查的应用中各有利弊。联合使用3种InSAR技术对127景ALOS-2数据和96景Sentinel-1数据进行处理,并在龙门山-大渡河约60 000 km2的区域解译出840处地表形变。野外实地调查发现约70%的解译形变区存在形变迹象,分析发现形变区分布与地层结构、岩性和活动断层构造之间有较为紧密的联系。对典型形变区的不同InSAR监测成果进行了对比分析,验证了不同InSAR技术在地表形变监测应用中的一致性、准确性和可靠性。     

高分辨率SAR影像在地面沉降监测中的应用

TerraSAR-X具有较高的地面分辨率、短波长以及高时间分辨率,为高精度地面沉降的监测提供了更大的契机。选取2011-12～2013-05的38景TerraSAR-X影像,采用PS-InSAR技术对常州武进区地面沉降状况进行监测,提取更多的PS点,获取了2011～2013年的地表形变速率,沉降细节更加丰富;同时对沉降的原因进行研究和分析,最后利用外部水准数据对其监测结果进行对比和验证,精度较高(达到了4.2 mm/a)。     

基于InSAR技术的油田地面沉降调查与应用

InSAR技术能够还原区域地面历史形变过程,本文采用PS-InSAR方法对19景ALOS PALSAR存档数据进行处理,获得某油田区域历史沉降特征信息。根据InSAR调查结果,确定了该油田水准和GNSS监测点的布设位置,为最大限度地反映油田开采区地面形变,提供了高效可靠的技术手段。     

基于时序合并的PS-InSAR方法在雄县及周边区域地表形变监测中的应用

本文提出了一种基于时序合并的PS-InSAR(TSC-PS-InSAR)监测方法,提取雄县及周边区域地表形变信息。形变区域最大沉降速率为-79 mm/a,沉降原因为地下水超采。结果表明,TSC-PS-InSAR方法在无需先验模型的条件下,能显著提高PS目标数量,且监测结果与StaMPS方法提取的形变信息在沉降趋势及沉降量级上保持了良好的一致性,验证了本文方法在实际应用中的可靠性和可行性。     

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。     

基于时序InSAR的成都地铁沿线形变时空特征分析

采用PS-InSAR技术,基于Sentinel-1A卫星数据对覆盖开通运营3年时间内成都地铁3、4、7号线周边500 m范围的区域进行形变监测,并分析相对典型的形变区域的时空特征以及影响因素,最后利用Holt指数平滑模型对区域的形变进行预测。研究表明,成都市主城区的形变趋势表现为沉降情况较稳定西北方向抬升,东南方向沉降;形变速率在-15～15 mm/a内,且局部地区的沉降相对较明显,根据Holt指数平滑模型的预测值显示,几个典型沉降区域仍具有持续沉降的趋势,最后分析地铁沿线形变的主要原因为浦江-新津断裂带的活动以及城市建设等。     

基于PS-InSAR的深圳市地表形变监测研究

地面沉降具有区域性、累加性和不可逆性,会造成城市地面标高损失、城市内涝、建筑物受损等问题,In-SAR技术具有全天候、覆盖范围广、空间分辨率高等优点,可以进行长期的地表形变监测。本文利用PS-InSAR方法,结合2017年4月至2019年12月22景Sentinel-1A SAR数据,利用SARscape软件监测分析深圳市宝安区、南山区和福田区的地表形变情况,并根据形变速率的时间趋势进行地表形变分类。结果表明,研究区的年均形变最小值为-26.5 mm/a,形变平均值为-0.20 mm/a,沉降的时序结果可总结为持续抬升、持续沉降与先升后降3种形变类型,其中持续沉降区面积占比30.24%,主要分布在南山区,结合土地利用探讨了沉降类型的主要成因。     

应用PSInSAR技术分析上海道路网沉降时空特性

城市道路网的持续稳定性监测不仅可以避免重大事故带来的人身财产损失,也有利于经济社会的可持续发展。针对道路网长距离、大跨度的实时监测需求,将永久散射体雷达干涉测量（persistent scatterer synthetic aperture radar interferometry,PSInSAR）技术引入城市道路网的形变监测和预警,处理了上海26景时间序列TerraSAR-X卫星数据,对道路网的沉降进行时空分析。空间上,首先阐述道路网整体的沉降格局,然后探讨局部路段的沉降细节及其驱动力;时间上,分析温度变化对路面沉降时间序列变化的影响,并对实验结果进行精度验证。结果表明,上海道路网沉降主要分布在浦东区,与路网密度相关,新区城市化发展建设已成为道路网主要的沉降原因;沥青路面的沉降时间序列与温度变化存在时间相关性,沉降结果与水准数据基本一致。     

PS-InSAR和SBAS-InSAR技术对昆明主城区地面沉降监测的对比分析

以昆明主城区为例,分别利用PS-InSAR和SBAS-InSAR技术对2014—2017年间29景升轨Sentinel-1A数据进行沉降监测,对比两种技术得到的沉降结果,进行剖面图分析与时序分析。结果表明,PS-InSAR和SBAS-InSAR技术监测结果具有一致性、相关性和可靠性。研究发现,昆明市沉降漏斗主要位于居民区、地铁、道路、高速公路以及滇池等区域,最大年沉降速率可达-39.580mm/a,累积沉降量达到85mm。研究表明,昆明主城区地面沉降主要由于近几年城市和轨道交通建设的飞跃发展,导致居民区和交通网络密集,地面载荷增加,地下隧道开挖与地下水开采等原因引起地面软土地层下沉。     

一种改进的InSAR城市地面沉降监测精度评价方法

针对InSAR沉降监测精度评定方法的单一性，综合考虑建筑物自身沉降和时空基准难以统一的问题，构建了改进的反距离权重插值模型。以宁波东部新城某沉降区域的PS-InSAR监测结果为试验数据，在统一时空基准的前提下，利用改进IDW插值模型对监测结果进行精度评定，并以交叉验证的方式验证了该插值方法的准确性。试验证明：通过对比两个实测水准点，使用改进的IDW插值获取的InSAR监测结果误差为0.3和0.8，相比于普通IDW和Kriging方法提高了大约1.1 mm。     

利用两种时序InSAR技术进行地面抬升监测与研究

近年来，地面沉降监测与治理在防灾减灾方面受到政府重视，但是对地面抬升现象及机理少有研究。本文采用PS-InSAR和NSBAS两种技术，利用Sentinel-1影像升、降轨数据对淄博市4个市辖区进行形变监测，并通过资料分析该区域的地面抬升与煤矿开采情况的一致性。