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。     

基于SBAS的采动影响区某高速路沉降监测与分析

为克服大气效应等对D-In SAR监测结果的影响,本文采用小基线集(SBAS)方法对8景PALSAR影像进行干涉处理,获取了采动影响区上方高速公路2007-2010年的路面高相干点时序沉降量。将监测值与水准测量值对比发现,最大误差为18.7mm,最小误差仅为0.5mm,中误差为8.7mm,说明SBAS监测值具有较高的精度。通过对SBAS监测结果的分析可知,实验区高速路最大坡长约为500m,整个路面的坡度为0.041%,小于公路《规范》规定的纵坡长和坡度,开采活动未影响附近高速公路的正常运行。同时也说明SBAS技术在监测线状建筑物方面具有一定的实用性,可用于建筑物下采煤安全监测。     

利用SBAS技术反演城市地面沉降方法研究

随着城市建设进程的加快及地质因素影响,地面沉降研究成为城市安全的热点问题之一。为探讨时序InSAR技术应用在城市安全监测领域的可行性,本文研究了SBAS技术在城市地面沉降中的应用。在阐述SBAS技术原理和探讨SBAS技术数据处理流程的基础上,利用15景2017年Sentinel-1A影像数据,反演南京市地面沉降,并分析其精度。通过与南京市CORS站沉降数据的对比分析,SBAS技术反演结果与CORS站沉降量最大差值为2.9 mm,最小差值为-0.6 mm,均方根误差为1.74 mm,两者沉降变化量基本相符,证明了SBAS方法能有效监测地面沉降,这对城市安全监测与保护具有极大参考意义。     

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。     

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。     

南宁市地表形变InSAR监测及时空分析

基于Sentinel1-A数据,首先利用SBAS-InSAR(sat-ellite-based augmentation system-interferometric synthetic aperture radar)技术对南宁市区2017年12月至2019年1月的地表形变进行计算,获得研究区的地表形变速率图和累积形变量;其次,从Sentinel1-A卫星影像数据中选择6景影像进行差分干涉处理,提取5个时间段内的形变信息,并叠加分析得到总形变量;最后利用D-InSAR(differential-In-SAR)获得的形变结果对SBAS监测结果进行验证分析.结果表明:2017-2019年,南宁市地表形变极不均匀,其最大沉降速率约为23.52 mm/a,最大抬升速率约为17.77 mm/a;SBAS和D-InSAR所得监测结果总体上具有一致性,但局部存在一定差异.其中,SBAS方法提取的最大形变量约为31.55 mm,D-InSAR提取的最大形变量为39.93 mm.     

基于短基线集技术的矿区开采沉陷监测研究

随着矿产资源的开采规模、范围不断增加,监测矿区开采沉陷显得越来越重要。作为差分干涉测量技术(D-InSAR)的重要分支,短基线技术(Small Baseline Subset,SBAS)理论上能有效地监测城市沉降,但未应用于监测矿区的开采沉陷。它是将多幅SAR影像组合成若干个基线距较短的干涉对并利用奇异值分解(SVD)方法获取形变。本文利用12幅ERS-1/2 SAR影像(1995.4-1998.8)组成20组干涉对,采用短基线技术对江苏某矿区的开采沉陷进行监测。实验表明,短基线技术能较为有效地监测矿区的开采沉陷,但在现阶段尚不能应用于生产工作中。根据本次实验结果,总结出限制短基线技术应用于监测矿区开采沉陷的两大因素。     

利用Sentinel-1 SAR数据及SBAS技术的大区域地表形变监测

雷达干涉测量技术为地面沉降高精度快速准确监测提供了新的手段。对于数万平方千米的大范围地面沉降，要求测量手段不仅具备高精度，还要具备大范围同步测量的能力。为解决这一问题，本文提出了利用Sentinel-1数据结合SBAS技术的监测方法，首先对黄河三角洲区域进行形变监测，然后利用CORS数据进行验证，最后对地面沉降的时空分布情况进行分析。该研究证明了采用该方法对大区域形变监测的适用性，为该区域沉降预防和治理提供了重要依据。     

结合SBAS技术的鲁西南地区地面沉降监测

利用2016年8月—2017年8月的14景Sentinel-1雷达影像，采用小基线集（SBAS）技术，提取了鲁西南地区地面沉降信息，并结合公路和铁路等专题数据开展了沉降影响分析。研究结果表明：鲁西南地区地面沉降严重且覆盖范围较大，最大沉降漏斗位于郓城县主城区，沉降速率达-134.06 mm/a；同时地面沉降对铁路有一定影响，特别对公路影响较大；并与水准测量数据进行对比，验证了SBAS用于沉降监测的准确性和时效性。     

SBAS技术支持下的临沧市地表时序形变分析

SBAS监测技术作为微波遥感技术,通过最小二乘或奇异值分解的方法,对多个构成三角网的干涉对进行干涉处理,从而得到某个地区的时间序列形变规律。本文使用SBAS技术对覆盖临沧市2019年2月—2020年7月的30景Sentinel-1A雷达数据进行处理。通过剖面和时间序列分析方法对该区域进行分析,研究其地表沉降成因和规律,以此判断该地区是否存在地质灾害的隐患区域,为临沧市以后的防灾减灾工作提供参考意见。     

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。     

基于SBAS技术的厦门市地表沉降监测

近年来,由于城市地表沉降带来的次生灾害后果十分严重,在长江三角洲和福建西南沿海,此类现象更为明显突出,给城市的健康可持续发展带来了很大的阻碍。合成孔径雷达遥感对地监测技术(InSAR)具有大范围成像和全天侯监测的特点,广泛应用于城市地表形变监测研究当中。小基线集技术(SBAS)作为一种基于D-InSAR技术改进发展起来的时序InSAR技术,在长时间维度上的监测精度更优,理论值可以达到毫米级别。研究利用SBAS技术,基于Sentinel-1A数据对福建省厦门市进行了地表形变监测。实验结果发现厦门市区下沉速率较快、下沉现象明显的小范围沉降区域,为地质灾害的预防及后续技术监测提供了不可多得的实时预警信息。     

基于SBAS-InSAR的矿区地表沉降监测与分析

针对雷达差分干涉测量技术（differential interferometry synthetic aperture radar,DInSAR）易受时空失相关、大气相位延迟等因素的影响,采用小基线集技术（small baseline subset,SBAS）对13景TerraSAR-X数据进行时序处理,估算并去除了残余数字高程模型误差、大气延迟误差和轨道误差,分析了研究区域2012-2013年沉降速率,发现2310和1301两工作面最大下沉速率分别为40 mm/a和50 mm/a;分析时序累计沉降值发现,2306、2308、2310这3个工作面在2012年11月15日之前地面沉降并不明显;在2310和1301工作面分别提取3个失相干现象表现较为缓慢的候选点进行时序分析,发现沉降值和时间成线性变化关系,且开采时间越早,其沉降特性越符合线性变化;将SBAS和DInSAR两种方法获得的累计沉降值进行差值分析,发现两种方法的差值在5 mm以内;在2310工作面走向方向和倾向方向选取若干观测点,并提取各观测点的时序沉降值对工作面时序沉降进行量化分析,实验表明SBAS-InSAR技术在矿区地表沉降监测与分析方面具有良好的应用前景。     

利用小基线集技术(SBAS)监测泉州地区地表形变

差分干涉测量(DInSAR)技术可用于监测厘米级甚至毫米级的地表形变。文中选用2007—2011年期间19景日本ALOS1/PALSAR数据,采用短基线集技术(SBAS)获取了该地区的形变时间序列和平均沉降速率。研究结果表明:泉州东南部地区整体上呈抬升态势,上升速率为5mm/a左右,主要是受到亚欧板块和西太平洋板块互相挤压作用的结果;泉州东南部有多处出现地表沉降,沉降的结果与泉州市统计的地区地下水开采数据相当吻合,因此沉降主要与地下水过度开采相关。     

基于PS-InSAR和SBAS-InSAR技术的北京地区地面沉降对比分析

为了弥补传统D-InSAR技术的不足,本文应用PS-InSAR、SBAS-InSAR技术对北京地区的29景SAR图像进行时序分析,得到研究区的沉降信息,并对比分析了两种技术所获得的结果。结果表明,PS与SBAS所得到的结果具有很高的一致性,且与北京市地面沉降的监测结果相符。因此,研究利用InSAR技术监测地面沉降具有很高的研究价值。     

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。     

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。     

SBAS技术在南京河西地表沉降监测中的应用

由于地质条件的影响及城市化进展的不断加快,南京河西地区地面沉降日趋明显。本文以2007-2011年16景日本ALOS PALSAR卫星升轨数据为例,采用SBAS技术分析了河西地区的沉降趋势,反演了研究区的地表形变场,并与水准测量数据进行了对比,验证了SBAS用于沉降监测的准确性和时效性。     

基于SBAS技术的深圳市地表形变监测

星载合成孔径雷达干涉测量技术全天时、全天候条件工作,可大面积、高精度获取地表形变信息,从而为地表形变影响的风险评估提供理论支持。小基线集技术是新近发展起来的用于监测地表形变的新技术,具有监测范围广、精度高等特点。采用28景TerraSAR数据(2013-03—2015-11)进行时间序列处理,提取深圳市主城区的时间系列地表沉降结果。结果表明,大部分地区累计下沉量在-10~10mm之间,部分地区年均下沉量大于-50mm。利用时间序列分析方法找到下沉现象明显的几个区域并进行位移分析,实测数据证实SBAS技术具备监测地表微小形变的能力,可在未来城市形变监测及灾害风险评估中起到关键作用。     

百年煤城地表沉降融合PS/SBAS InSAR监测——以徐州市为例

融合PS/SBAS算法成为当前InSAR技术的研究热点,本文通过融合PS/SBAS的优势,利用128景ALOS PALSAR影像和24景Radarsat-2影像获取了百年煤城徐州地区2007-2015年的地表形变场及变化趋势。试验结果表明：①2007-2011年,徐州主要有4个沉降区,分布在沛县、丰县、铜山区和贾汪区。②2012-2015年,沛县、丰县和铜山区地表沉降范围有所扩大;贾汪区地表沉降范围和速率明显减小,说明近年来贾汪区重点治理采矿塌陷工作已初步见效;另外,睢宁县县城出现明显沉降。③已有文献对沛县大屯中心区的沉降监测结果验证了试验结果是可靠的。④首次提取了徐州近8年间地表沉降的信息,可为该地区开展地表沉降调查监测与防治工作提供参考;试验方法可为全国开展地表沉降调查监测工作提供参考。