基于PSInSAR技术的常州地表形变监测研究

地面沉降已成为我国主要地质灾害之一,本文利用27景Envisat ASAR数据,采用点目标干涉测量(IPTA)技术,以常州市为实验地区,得到常州地区2007 ～ 2011年间地表形变沉降速率图,结果表明,常州市区存在多处严重沉降,最大沉降速率达-31 mm/a,表明IPTA技术在城市地面沉降监测中有广泛的应用前景.     

基于高分辨率TerraSAR-X影像的PSInSAR地表形变监测

利用2011年10月—2013年7月间获取的37景TerraSAR-X高分辨率条带模式SAR数据,采用干涉测量点目标分析(interferometric point target analysis,IPTA)技术得到常州地区因工厂集中开采地下水所引起的地表沉降信息,即常州市武进地区有多处地表沉降,在2011—2013年间最大沉降速率为31.494 mm/a。通过与Envisat ASAR数据获取的平均沉降速率对比,说明TerraSAR-X数据不仅可以提高永久散射体(permanment scatter,PS)的点密度,而且能更好地描述散射体的细节变化和微量位移情况,体现出TerraSAR-X数据监测地表形变的优势。沈海高速公路常州沿线地面沉降的监测结果表明:TerraSAR-X数据在人工线状地物形变监测中具有广阔的应用前景;IPTA监测结果与水准测量结果具有较好的一致性,表明将IPTA技术应用于城市地表形变监测的正确性。     

时间序列SAR影像监测堤坝形变研究

结合时间序列InSAR技术,在无先验形变模型的情况下,研究了中分辨率Envisat ASAR数据在堤坝监测中的应用.首次使用24景Envisat ASAR影像得到了上海市长江口南岸和杭州湾北侧堤坝的沉降速率.实验结果表明,堤坝存在着不均匀沉降,其中位于浦东机场堤坝和临港新城堤坝的沉降最为严重.利用水准数据对临港新城堤坝的监测结果进行了验证,监测精度达到了mm级,证明了时间序列SAR影像在堤坝形变监测上的有效性和应用潜力.     

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。     

C和L波段SAR数据在填海新区的应用及特性分析

收集了35景C波段ENVISAR ASAR和20景L波段ALOS PALSAR数据,采用时间序列合成孔径雷达干涉测量（interferometric synthetic aperture radar,InSAR）分析技术获取了典型的填海新区-上海临港新区2007年~2010年间的沉降速率场。从空间、时间密度以及监测精度方面,对C和L波段的数据的形变估计结果进行对比,并进而讨论C波段和L波段数据在填海新区地表形变探测差异的原因以及数据在填海新区监测的特性。     

利用PSInSAR方法反演大时空尺度地表沉降速率

通过时间基准和空间基准的连接,对PSInSAR方法进行了扩展,对覆盖华北平原约20万km2的500余景Envisat ASAR数据进行了处理,获取了该地区2006~2010年的地表沉降速率。分析表明,华北平原多个沉降中心沉降速率处于较高发展态势,从北京-廊坊-天津到任丘、沧州、泊头、衡水、德州、南宫,再到邯郸,地面沉降已连成一片;天津市的静海-滨海地面沉降最为突出,两地沉降中心区的平均沉降速率分别达到62mm/a和67 mm/a,北京东部、沧州、泊头-衡水-德州、邯郸等老沉降区的沉降速率分别达到36 mm/a、34mm/a、37mm/a、29mm/a。利用天津地区同期水准测量结果检验了本文的研究结果,差值均小于10mm,表明PSInSAR方法反演结果与水准测量获得的结果是一致的。     

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。     

PSI技术在上海地表沉降监测中的应用

应用永久散射体雷达干涉(PSI)技术进行地表沉降监测研究,对PSI建模时采用的各相位分量的空间相关特性和沉降结果精度进行详细分析。试验选取覆盖上海地区的16幅高分辨率TerraSAR-X(TSX)SAR影像为数据源,进行PSI建模、形变提取和精度分析,并使用地面水准数据进行对比验证。结果表明,根据PS各相位分量的空间相关特性进行PS点的识别是合理的。与水准数据对比,两类年沉降速率结果具有很好的一致性,差异均值和标准偏差分别为1.6 mm/a和±4.6 mm/a,最小和最大差异量分别为0.198 7 mm/a和10.132 mm/a,证实了PSI技术在上海地区地表沉降监测的应用是有效和可靠的。     

黄土填方区地表沉降时序InSAR监测分析

“削山填沟造地”等岩土工程在湿陷性黄土沟壑地区屡见不鲜,掌握填方区沉降情况具有重要意义。本文收集了2017年11月—2020年12月获取的56景TerraSAR-X StripMap模式影像,利用时序InSAR技术监测了陕北某湿陷性黄土填方地基工程的沉降信息,并与2017年11月—2020年12月期间监测区3个水准点的沉降测量结果比对。结果表明,在填方区地表以沉降为主,在挖方区地表以抬升为主,研究区存在有1处较为明显的地表沉降情况,位于填挖边界线附近填方区内,形变速率范围为-40~-20 mm/a,最大形变速率达-49.9 mm/a,累计量为-151.6 mm,时序InSAR形变结果和实地水准结果吻合性较好,垂直方向形变速率中误差为1.8 mm/a,表明时序InSAR技术在湿陷性黄土填挖方区变形监测中具有较好的应用价值。