时序SAR幅相联合加权融合方法监测矿区形变

针对煤炭资源的井下高强度开采引起的地表形变问题,开展矿区地表形变的精细监测对于指导矿区生产建设和生态修复具有重要意义。提出一种基于时间序列SAR影像差分干涉信息相位叠加和首末两幅SAR影像强度信息Pixel-tracking技术获取大量级形变信息相结合的加权融合方法,对河北省峰峰矿区万年矿开采工作面进行精细监测,结合现场同期水准测量验证,相对于传统的时序差分相位叠加法和Pixel-tracking法,基于时序SAR影像的幅相联合加权融合方法能够明显地提升矿区形变监测的精度,其水准验证精度为0.051 m。     

基于哨兵卫星的长白山地区地表形变 监测DInSAR技术

面向火山地区沉降监测需求,研究基于哨兵卫星SAR数据实现对火山地区沉降监测的DInSAR技术。在SARscape软件下通过引入卫星精密轨道数据和SRTM1数据以及手动选择用于轨道精炼的控制点,从空间和地面两个方面减小数据处理的误差,提高火山地区沉降监测精度。以长白山火山地区为例运用2016.01.01和2016.01.13的2景SAR数据,给出了SARscape下DInSAR技术的具体流程,并得到该地区形变结果图。发现利用哨兵卫星SAR数据对火山区进行形变监测,可以得到很好的干涉结果。     

多平台MC-SBAS长时序建模与形变提取方法

卫星时序差分雷达干涉已在区域地表形变监测中展现出极好的应用潜力,但因受卫星寿命及重访周期等因素的限制,单一卫星平台很难为长时间跨度(如5~10年)的时序形变计算与分析提供数据源。为扩展区域地表形变监测的时间跨度,本文提出了基于模型约束的短基线集(MC-SBAS)时序干涉方法,即使用非线性形变模型约束SBAS分析与处理,达到不同卫星平台数据融合和形变监测效率提高的目的。研究选取美国南加州地区为试验区域,使用2002—2005年获取的10幅ERS SAR影像和2004—2008年获取的20幅EnviSat ASAR影像,基于MC-SBAS提取该区域时序形变信息,时间跨度扩展为6.5年;以6个GPS站时序观测数据为参考,对MC-SBAS结果和常规SBAS结果进行了对比验证。分析表明,MC-SBAS、SBAS与GPS形变结果的均方根误差分别为8.7和11.7mm,MC-SBAS形变序列的连续性得到有效改善,而且形变监测精度得到提高。     

D—InSAR三轨法监测城市地表沉降的研究

差分干涉测量（DInSAR）技术是合成孔径雷达（SAR）卫星应用的一个拓展。雷达图象的差分干涉可用于监测厘米级或更微小的地表形变，以揭示许多物理现象，如地震形变、火山运动、大气变化、冰川漂移、地面沉降以及山体滑坡等。实验选取典型的上海市地面沉降场作为研究对象，使用三幅欧洲空间局ERS1和ERS2的C波段数据，采用三轨法，成功提取了上海市相隔20个月的地面沉降图。     

InSAR技术在矿区沉降监测中的应用研究

介绍了应用InSAR技术监测矿区地表沉降以及地下开采活动的原理;利用重轨差分InSAR技术获得了峰峰矿区地表ENVISAT和JERS 1的雷达形变干涉相位图;分析了在矿区地表沉降过程中ENVISATC波段和JERS 1 L波段形变干涉相位图的相干特性、相位特性以及干涉测量技术在矿区地表沉降监测中应用的可行性和局限性。实验结果表明,利用C波段和L波段雷达数据可以实施对矿区地表沉降的监测,但是C波段雷达受到空间干涉基线的限制更加严格,如果要实现对矿区地表沉降的监测,需要充分利用每个卫星回访时期的雷达数据,建立长时序的星载雷达形变干涉相位图序列,才能较好地实现矿区地表沉降监测。     

Sentinel-1A TS-DInSAR京津冀地区沉降监测与分析

近年来,京津冀地区的不均匀地表沉降日趋严重,对公路、铁路等基础设施安全造成严重威胁,已引起国内外广泛关注。合成孔径雷达时序差分干涉TS-DIn SAR(Time Series Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar)作为一种高效的广域形变测量手段,在地面沉降调查监测中已被广泛应用,但如何针对高现势性的影像数据高精准提取大范围区域地表形变是当前深化的热点。本文利用欧洲太空局发布的Sentinel-1A新型数据源,针对TOPS(Terrain Observation by Progressive Scans)模式影像间存在多普勒中心不一致问题,借助外部高精度POD(Precise Orbit Determination)轨道和DSM(Digital Surface Model)数据进行频移滤波迭代配准,并针对Sentinel-1A数据特征集成优化了基于点目标时序分析的大区域地表形变监测方法,以2015年—2016年期间的29景影像为实验数据开展了京津地区沉降监测研究,提取了北京东、廊坊及天津西等地区的沉降结果,并结合区域内典型区域人口密度、产业分布、地表覆盖和线路剖面等信息深入分析了沉降的时空分布特征和成因。结果表明,Sentinel-1A时序干涉结果在大范围地表沉降调查监测上具有可靠的应用精度。     

高分辨率TerraSAR-X雷达干涉及其在工程形变探测中的应用

工程形变是工程建设风险分析的重要因素,对其进行有效监测十分必要.使用德国TerraSAR-X卫星所获取的多幅X波段高时空分辨率SAR影像,采用两轨差分干涉方法,提取天津西郊南水北调工程施工形成的弃土场快速形变信息.试验结果表明,TerraSAR-X雷达干涉技术在工程或地表垂直位移探测方面具有高时空分辨率、高精度(内符合...     

融合D-InSAR与GIS技术的矿区开采沉陷形变监测及预测方法

针对合成孔径雷达差分干涉测量（D-InSAR）技术能监测大范围地表形变信息，但单一的D-InSAR技术不能精确分析沉降分布的范围和位置的问题，本文以淮北袁店二矿为例，首先选择2015年4—5月2景C波段Radarsat-2和7—12月6景Sentinel-1卫星影像数据作为干涉影像数据构成6个干涉影像对，通过二轨法对其进行差分干涉处理和相位解缠提取干涉形变图；然后将D-InSAR差分干涉图与开采平面、开采计划图导入ArcGIS进行叠加，分析矿区开采沉陷区域的空间动态分布位置并进行定量分析；最后采用灰色理论模型进行预测。结果表明：D-InSAR叠加分析图能反映出在煤炭开采过程中沉降区域位置和分布范围；D-InSAR预测值与实测值最大相对误差和方差比分别为11.5%和0.097。     

沿海地区DInSAR形变探测:精度与可应用性分析

卫星合成孔径雷达差分干涉在区域地表形变探测方面已表现出极好的应用前景。以我国沿海地区的2个典型实验区(即香港新机场和台湾西部地震区)作为研究对象,使用卫星ERS-1/2所获取的多幅SAR影像来探测香港填海地基沉降和台湾地震形变,与地面水准和GPS数据比较,评价干涉结果的实际观测精度,最后分析干涉雷达在沿海地区应用的局限性,并指出潜在的解决途径。     

基于ALOS PALSAR数据进行雷达差分干涉提取玉树地震同震地表形变场

本文针对2010年4月14日玉树地震引起的地表形变,使用日本ALOS卫星PALSAR L波段雷达影像数据,应用两轨雷达差分干涉(DInSAR)处理得到了以玉树为中心11 000km2范围内的同震形变场,空间分辨率为8m,并在此基础上对玉树地震的震源机制和发震机理进行了分析。研究结果表明L波段雷达数据适合在地形起伏较大的地区进行DInSAR形变探测。该同震形变场信息可为玉树地震的同震形变反演提供参考数据。该研究进一步证实DInSAR技术在大规模地表形变探测和地学研究领域具有广阔的应用前景。     

Sentinel-1A卫星TOPS模式数据的SBAS时序分析方法——以黄河三角洲地区为例

Sentinel-1A是目前在轨运行的新一代SAR卫星,其TOPS成像模式具有宽幅成像的特点,能够实现大范围地表形变监测,目前国内外鲜有基于渐进扫描(terrain observation by progressive scans,TOPS)模式影像的小基线集(short baseline subset,SBAS)处理研究成果发表。以黄河三角洲地区作为研究区,选取了2015年5月—2016年4月27景Sentinel-1A TOPS模式影像,组成了94对干涉影像对,使用ECMWF气象数据估算大气延迟,实现大范围大气相位校正;然后采用SBAS时序分析方法提取了研究区地表累积形变量及形变速率图。研究结果表明,该地区近年来仍存在持续沉降,在广饶镇齐成工业园、广饶盐场及南宅科村周边等地区存在明显的沉降漏斗,沉降监测结果与该研究区已有文献所述沉降规律吻合,证明了TOPS模式SBAS时序分析方法应用于形变监测的可行性和有效性。     

SBAS-InSAR技术在矿区地表沉降监测中的应用

滩地和沙丘地区的矿区地表形变具有复杂性和特殊性,常规监测手段无法获得长期有效的监测结果,传统的雷达差分干涉测量技术(DInSAR)易受时空失相干、大气延迟等因素的影响而降低监测精度.以营盘壕煤矿2101和2201两个工作面为例,采用差分干涉测量短基线集时序分析(Small Baseline Sub-set-Interferometry SAR,SBAS-InSAR)技术对Sentinel-1A的84轨道的17景数据进行时序分析,获取了矿区2018年9月8日至2019年3月19日的累计沉降量和沉降速率等信息,直观地展现了矿区沉降状况.对研究区监测结果进行点、线、面的分析,发现累积沉降量和时间呈线性关系,新开采的区域的沉降在整个区域沉降中影响最大,较晚开采的区域在矿区沉降中为主要影响因素.     

D-InSAR在提取地面形变信息中的应用

简要介绍了D-InSAR基本原理和D-InSAR数据处理流程,以双轨差分干涉测量方法处理ENVISAT卫星获取的巴姆地震灾区影像数据提取和分析同震形变场为例子,解释了D-InSAR在提取地面形变信息中的应用。     

监测城市基础设施健康的星载MT-InSAR方法介绍

星载合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术是近年来迅猛发展的一种空间对地观测技术,在InSAR基础上提出的多时相InSAR(MT-InSAR)方法,利用同一地区的多景SAR影像对时序稳定点(PS)进行精确分析,极大地降低了大气延迟等带来的测量误差,使得形变监测精度达到了厘米级到毫米级,可对城市基础设施进行大范围高精度的连续监测。本文通过对MT-InSAR技术发展的综述,总结了目前MT-InSAR技术在基础设施健康监测方面的关键问题和应用领域,并对未来MT-InSAR在城市应用方面的发展提出了展望。     

ALOS-2 PALSAR-2的干涉相干性分析——以黄河上游地区为例

作为目前仅有的L波段星载SAR系统,PALSAR-2在国土资源调查和地质灾害监测方面有着广泛和独特的应用潜力。自其发射运行以来,它的数据质量成为用户们广泛关注的焦点。对于涉及雷达干涉测量的应用来说,干涉相干性是SAR数据最重要的质量评价指标之一。本文选取了覆盖黄河上游山区的PALSAR-2与PALSAR各一对影像,开展了干涉处理实验分析。本文提出采用相干分解技术,可以抑制几何去相干的影响,并从地物类型和地形坡度两个方面,分析比较它们的相干性分布差异,同时,给出了黄河上游地区的差分干涉初步结果。实验结果表明,在地形起伏较大的地区,相似观测模式获取的PALSAR-2数据的相干性通常优于PALSAR数据,干涉性能有显著的提升。同时,PALSAR-2差分干涉图在拉西瓦水电站果卜岸坡坡体上探测到了清晰的形变条纹,在滑坡体形变监测方面展现出巨大的应用潜力。     

Sentinel-1A SAR影像及其在矿区地面沉降 监测中的应用研究

详细介绍了Sentinel-1A SAR影像数据的基本参数、工作模式、应用领域等。利用2016.11.09—2017.03.09的5景Sentinel-1A C波段SAR影像数据进行矿区地面沉降监测试验。基于SARscape利用双轨D-In SAR技术进行差分干涉处理,得到了研究区地面沉降分布图,直观地再现了研究区在2016.11.09—2017.03.09的沉降分布、沉降量级等。结果表明济宁某矿区在监测期间地面相对稳定,未有大面积和大量级的地面沉降发生,4个干涉对监测到的最大沉降都未超过3 cm。     

基于ALOS数据的济宁矿区地表沉降监测与分析

合成孔径雷达差分干涉测量(D-InSAR)技术以其精度高、连续监测、成本低等特点在地表沉降监测方面被广泛应用。以济宁矿区为例,选择2008-01-08、2008-02-23和2008-04-09三景ALOS PALSAR影像组成3个差分干涉对,得到矿区在LOS方向地面形变图,并使用Arc GIS软件对其中的葛亭煤矿进行精细化分析,生成矿区的等值线图和剖面图。实验表明:D-In SAR技术能够比较准确且有效地监测矿区地表形变,为地表监测提供可靠方法。     

南京明城墙序贯PSInSAR形变估计

针对永久散射体PSInSAR（Persistent Scatterer SAR Interferometry）算法流程的局限性,本文立足差分雷达干涉预处理和时序微变反演性能提升,提出了一种基于优化解空间的PSInSAR序贯处理算法。该算法能够实现新SAR影像无缝嵌入,避免时序PSInSAR整体数据处理流程溯源,实现微变参数的准实时更新。研究以南京明城墙文化遗产及其200 m缓冲区赋存环境为示范,基于2015-01—2018-02的32景降轨Cosmo-SkyMed条带影像,开展传统PSInSAR方法与优化解空间PSInSAR序贯方法形变反演与性能对比研究。结果表明,基于解空间优化的PSInSAR序贯方法简化了差分干涉流程,通过解空间搜索机制和结构改进,降低了算法时空复杂度,实现了未知参数求解约10倍效率提升。通过形变场精度交叉验证,发现两种方法形变估计结果吻合（总体误差在0—1 mm）,证实了PSInSAR序贯方法的有效性与可靠性,并揭示其在遥感大数据时代文化遗产高精度、准实时微变监测中的应用潜力。     

基于短基线集技术的城市地表沉降监测研究

通过对合成孔径雷达干涉测量的去相干分析,提出了基于短基线集（SBAS）技术进行地表形变监测的方法。该方法能够克服DInSAR易受时间、基线去相干等因素的影响,通过对短时-空基线组合的影像对进行干涉处理以提取高相干点,利用大气延时相位与相位噪声在频域不同特性以达到二者分离的目的,最终获取监测区域长时间缓慢地表形变的演变规律。本文利用2007-2011年16景南京地区ALOS数据进行了短基线差分干涉试验,并通过实测水准数据进行了对比,结果表明该技术能够较准确地反演出地表的形变场及累积形变量。     

融合分布式目标的小基线集干涉测量方法应用

针对在地理国情监测项目中遇到的时间序列InSAR技术获取的地表形变结果存在空间采样率不足的现状,该文以传统小基线集干涉测量方法为基础,融合分布式目标提取地表缓慢形变信息。以TerraSAR-X星载SAR SLC影像为数据源,对融合后的方法进行验证,获取了研究区域时间序列地表平均形变速率。结果表明,融合分布式目标的小基线集算法可以有效提高监测区域地表形变信息的获取,在非城市地区及传统方法不能提取高相干稳定点目标的区域克服了原有方法的缺点,表现出了很好的适用性。