基于差分雷达干涉测量的矿区地面沉降监测研究

收集了1992年12月至1998年6月JERS-1L波段雷达数据,利用差分雷达干涉测量技术进行地面沉降监测研究。通过"二轨法"进行差分处理,选择其中的6景差分雷达干涉图进行分析。在研究区内发现了4个沉降区域,并按照时间序列通过对地面形变图进行分析,获取其中两个沉降区最大的垂直沉降量。     

基于DInSAR的天津地面沉降信息提取及精度评定

基于天津2003～2007年24景ENVISAT/ASAR雷达卫星影像,通过二轨差分干涉测量方法,获取了各年度的差分干涉图。差分干涉图清晰地揭示了天津六个地面沉降区域及沉降漏斗位置,其位置与沉降量、水准测量结果完全对应。差分干涉测量与水准测量结果的比较表明,两者差值标准差为6.8 mm,在95%置信水平下一致。     

L波段雷达卫星监测采空塌陷区及输电铁塔基础变形研究

我国西电东输过程中,山西等地的煤矿采空区地面塌陷易导致铁塔基础变形,严重威胁特高压输电线路的运行安全。本文利用ALOS PALSAR雷达影像,应用差分干涉测量技术监测1000kV特高压输电线路山西段附近采空区地表沉降。通过形变图时间序列结果,分析了输电走廊地区的地面塌陷区变化。对差分干涉图中的多种误差源进行了量化分析,相对于采空区的快速地面塌陷而言,大气相位和基线误差表现为较低频率的噪声。针对以上特点,本文提出掩模和低通滤波的方法,有效地消除了差分干涉图中的大气相位与基线误差。研究结果表明：塌陷区137#铁塔基础,最大累计沉降量达到14cm,沿输电线路的最大倾斜为1.27‰,垂直输电线路的最大倾斜为0.46‰。本文的结果为输电铁塔安全监测提供了新的监测手段。     

L波段雷达卫星监测采空塌陷区及输电铁塔基础变形研究北大核心CSCD

我国西电东输过程中,山西等地的煤矿采空区地面塌陷易导致铁塔基础变形,严重威胁特高压输电线路的运行安全。本文利用ALOS PALSAR雷达影像,应用差分干涉测量技术监测1000 kV特高压输电线路山西段附近采空区地表沉降。通过形变图时间序列结果,分析输电走廊地区的地面塌陷区变化。对差分干涉图中的多种误差源进行量化分析,相对于采空区的快速地面塌陷而言,大气相位和基线误差表现为较低频率的噪声。针对以上特点,本文提出掩模和低通滤波的方法,有效地消除了差分干涉图中的大气相位与基线误差。研究结果表明,塌陷区137#铁塔基础,最大累计沉降量达到14 cm,沿输电线路的最大倾斜为1.27‰,垂直输电线路的最大倾斜为0.46‰。本文的结果可为输电铁塔安全监测提供新的监测手段。     

济宁地区高速公路沉降监测与分析

针对煤炭开采导致地面沉降比较严重的问题,以济宁地区为研究区,利用2008年1月至2010年2月共6景ALOS PALSAR数据,开展高速公路沉降监测与分析。通过双轨D-InSAR进行差分干涉处理,提取了地面形变图。研究发现,挖掘煤炭、开采地下水等人为因素造成的地表沉降明显,年均沉降量达55mm;高速公路沉降程度较轻,年均沉降量为4.7mm;还发现,矿区开采等人为因素会对高速公路产生影响,不同的地质条件也会导致高速公路发生不同程度的沉降。     

D-InSAR在济宁矿区地面沉降监测中的应用

合成孔径雷达差分干涉测量技术(differential interferometry synthetic aperture radar,D-InSAR)已在矿区地表沉降监测中得到广泛的应用。论文选取2景2009-01-10—2009-02-25覆盖济宁矿区的L波段的ALOS PALSAR影像。基于SarScape软件对研究区进行双轨差分干涉处理,得到一系列结果图;选取两个沉降明显的区域进行精细化分析;结合GIS软件得到整个研究区的沉降分布以及各沉降区在监测时间段内的沉降量和沉降面积等信息。研究表明:利用双轨D-InSAR技术可以获取研究区沉降的整体分布情况和具体煤矿区开采引起沉降量和沉降影响范围等信息,从而为治理煤矿区开采引起的地面沉降情况提供一定的技术支持和经验借鉴。     

D-InSAR技术在矿区沉降监测中的研究分析

矿区沉降监测是合成孔径雷达差分干涉测量(Differential interferometry synthetic aperture radar,D-InSAR)的潜在应用领域。选取2景覆盖济宁某矿区的C波段的ENVISAT ASAR影像,基于SarScape软件进行差分干涉处理;结合GIS(Geographic information system)软件获取研究区的沉降分布,沉降量和沉降面积等信息。研究表明:利用双轨D-InSAR技术可以获取矿区的地面沉降位置、分布、沉降量等,从而为矿区后续的合理开采和综合治理提供一定的依据。     

基于D-InSAR技术的北京城区地面沉降监测

差分雷达干涉测量(D-InSAR)技术对于城市地面沉降的监测具有精度高、连续监测、成本低等特点。本文以北京市区为例,利用获取的2010-2012年间15景TerraSAR-X影像进行了二轨差分干涉测量,获取了北京市区的地表形变图,研究发现了此期间北京市地面沉降较为明显的两个沉降中心,进而分析了地面沉降发展的趋势及其形成机理。试验表明D-InSAR技术在城市地区的地面不均匀沉降方面具有明显优势。     

基于合成孔径雷达差分干涉测量技术的矿区地面形变分析

介绍了合成孔径雷达差分干涉测量（D—InSAR）技术的基本原理和D-InSAR数据处理流程,采用双轨法D-InSAR处理了4景覆盖济宁某矿区的卫星ENVISATASAR数据,分别提取了增强差分干涉图、相应的相干图以及矿区地面形变图,并对其进行了简单分析。对从矿区地面沉降分布、沉降面积统计进行矿区地面沉降分析;选取研究矿区的部分水准监测结果与D-InSAR监测结果相比较的方式进行精度分析。说明了13-InSAR技术在矿区地面沉降监测应用中应该注意的事项。     

基于相干目标的干涉图叠加方法监测天津地区地面沉降

利用ENVISAT ASAR数据,采用基于相干目标的干涉图叠加方法,对天津地区的地面沉降现象进行了DInSAR监测试验.差分干涉处理采用"两轨法",使用校正了高程异常的SRTM DEM数据消除高程相位.以相干系数为标准选取了相干目标,解缠过程中运用了Delaunay三角剖分和权重最小费用流算法.本文获得的季度平均沉降速率图有效揭示了试验区地面沉降的空间展布及相对形变量,但其获得的绝对形变量尚需地面实测数据校验.     

D-InSAR的黄土高原矿区地表形变监测

D-InSAR技术已在数字高程建模、地表微小变形、地壳形变等方面显示出广阔前景,但其对黄土高原矿区复杂、剧烈、动态的地表形变监测能否有效,目前仍存在争议。针对此问题,该文以大同市南郊区采煤沉陷地为研究区域,利用两轨法D-InSAR技术,采用ALOS PALSAR数据获取了研究区域2008年1月1日至2月16日间的沉陷面积和最大沉降值。然后以晋华宫矿某工作面为例,利用开采沉陷预计方法进行验证,预计结果显示该工作面的最大沉陷值与D-InSAR测量值相差达24.04mm,并分析差异主要来源于SAR数据、地形、预计参数选取的限制。实验结果表明,D-InSAR技术能够比较准确且有效地监测黄土高原矿区地表形变。     

融合三次样条插值的D-InSAR沉陷变形监测技术

传统煤矿开采沉陷形变监测只能获得离散监测点的地表形变量,无法获取沉陷区整体的形变趋势,而D-InSAR技术能够获取整体地表形变信息,但D-InSAR技术需要大量遥感影像数据,否则导致时间失相干性而无法获得连续的形变量。本文针对D-InSAR影像数据解译过程中影像数据较少的问题,首先利用D-InSAR技术对淮北矿业集团袁店二矿7225、7226工作面进行了监测分析,获取了几个时间段内整体的下沉形变场;然后提出了采用三次样条插值与D-InSAR技术相结合的开采沉陷监测方法,基于D-InSAR影像上监测点监测值,利用三次样条插值建立了内插反演函数,在已建立函数的基础上得出了其他雷达卫星重访周期内的下沉值;最后将内插反演下沉值与实测水准数据进行了对比分析。结果表明：D-InSAR监测结果能够有效地反映开采沉陷的影响范围,能够较为准确地提取区域地表的形变信息;结合三次样条插值的D-InSAR技术监测结果最大误差和最大相对误差分别为31.5mm和17%,该方法能有效地解决D-InSAR影像数据缺少的问题。     

D-InSAR技术在地表变形监测中的应用

详细阐述了以三轨法为例来推导D-InSAR技术提取地表形变的基本原理。通过算例分析,验证了D-InSAR技术提取地表形变法在地表形变监测的实用性。并将这方法所得数据值与常规水准测量值作比较,得出了一些结论。     

D-InSAR技术在矿区形变监测中的应用研究

D-InSAR技术作为20世纪90年代发展起来的新型空间对地观测技术,凭借着全天候、全天时、高分辨率和连续空间覆盖的特点得到了广泛的应用。本文介绍了D-InSAR技术的基本原理和处理流程,以内蒙古营盘壕煤矿为例,利用哨兵数据,通过二轨差分干涉测量方法得到沉降数据。在ArcGIS中通过对沉降区域的提取、剖面分析和叠加分析来研究分析工作面上方的地表沉降信息[1-3]。最终将所得的数据与传统的GPS数据进行对比分析,验证了D-InSAR技术在矿区地面沉降监测的可行性。     

融合单视线D-InSAR和BK模型的煤矿地表三维变形动态监测方法

合成孔径雷达差分干涉测量（differential interferometric synthetic aperture radar, D-InSAR）在获取地表形变的过程中有其特有的监测手段,针对D-InSAR矿区地表三维变形监测的难点,首先,顾及D-InSAR难以获取快速大梯度变形的特性,选取边界拟合度较好的Boltzmann函数模型,结合Knothe时间函数,构建一种BK(Boltzmann-Knothe)模型;然后,由于D-InSAR仅能获取地表沿视线向（line of sight, LOS）的短时段一维变形量,依据地表三维移动变形和LOS向变形的投影关系,结合目标区域地质采矿条件,构建适应短时段单视线向变形的适应度函数;最后,引入烟花算法（fireworks algorithm, FWA）,提出了融合单视线D-InSAR和BK模型的煤矿地表三维变形动态监测方法。模拟实验表明,所提方法能够可靠准确地反演出全部开采沉陷动态预计参数,求参相对误差为0.11%～7.51%;在大变形区域,该方法监测的下沉和水平移动与真实值一致。抗差求参实验结果表明,在观测误差或模型参数误差的影响下,该...     

Method for determining weight matrix for resolving three-dimensional surface deformation using Multi-LOS D-InSAR technology

Three-dimensional surface deformation is resolved using deformations obtained from multiple line of sight differential interferometry synthetic aperture radar (multi-LOS D-InSAR). However, the random model is susceptible to both accidental errors (such as errors due to noises) and system errors (such as orbital errors and topographic errors). To solve this problem, we present a weight-determining method based on high-precision global positioning system (GPS) observations. Specifically, the precision of multi-LOS D-InSAR deformation observations is evaluated based on high-precision GPS deformation observations from the same period. Then, by considering the influence of system errors and accidental errors on the deformation of a pixel observed by multi-LOS D-InSAR, a combined fitting model associated with the positions and elevations of a pixel is built. Finally, the precision of deformations from multi-LOS D-InSAR is evaluated pixel-by-pixel by using the built model. As a result, the weights of observations in the model for resolving three-dimensional surface deformation using multi-LOS D-InSAR can be determined. We verify the feasibility and precision of the weight-determining method through a simulation experiment and a real data experiment, respectively. The verification results show that the proposed weight-determining method based on high-precision GPS observations provides higher reliability for the resolved three-dimensional surface deformation.     

基于D-InSAR方法求取深部开采地表移动参数研究

深部开采有着地表沉陷时间长、范围大,地表测点难以长时间保存的特点,目前我国几乎没有深部开采的正规观测站。为解决这一问题,本文采用了D-In SAR技术获取了徐州矿区张小楼千米深部开采地表沉降数据,通过将监测结果与地表水准测量进行对比,证明了D-In SAR结果的正确性,并结合测点缺失情况下地表移动参数的求取方法,基于D-In SAR数据求取了千米深部开采地表移动参数。结果表明采用D-In SAR方法对深部开采地表移动的监测可以解决深部开采地表移动参数的求取问题。     

PS-InSAR技术地面沉降研究与展望

近年来,合成孔径雷达差分干涉测量(D-InSAR)技术在许多领域取得了良好的应用成果,但D-In-SAR确受时间失相干因素影响很大,同时大气效应也会影响D-InSAR的测量精度。1999年Ferrettit提出了永久散射体技术(Perm anent Scatterer,PS),它通过识别SAR图像中的永久散射体,消除大气影响,充分利用长基线距的干涉图像对,最大限度地提高数据的利用率,能取得毫米级的地表形变测量精度,因而大大增强了干涉测量的环境适应能力及其精度。本文着重介绍了PS技术原理,对其与D-InSAR相互关系进行了讨论,最后在地面沉降监测等领域开展这项研究潜力进行了展望。     

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。     

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。