D-InSAR在盘锦湿地地面沉降监测中的应用

采用二轨差分的方法,对湿地区的SAR数据进行配准、滤波、去平地效应、相位解缠、差分处理等处理,最后得到垂直形变图,实现了地表形变的监测.通过计算,得到东郭苇厂、欢喜岭和西八千乡3个沉降中心.3处沉降量分别为-169、-78和-105 mm.沉降面积方面,东郭苇厂（A）沉降面积为5.14 km²,椭圆形沉降区的长轴方向为北东-南西向.欢喜岭（B）沉降区面积为0.42 km²,平面形态近似圆形.西八千乡（C）沉降区面积为5.28 km²,椭圆形沉降区长轴方向为北东-南西向.     

联合升降轨Sentinel-1A数据监测桃坪乡古滑坡沿坡向的形变速度场

单一平台或轨道的InSAR(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)技术通常只能获取到滑坡体沿雷达卫星视线(LOS)方向的一维形变信息,无法直接获取到滑坡体沿坡向的形变信息,使得InSAR技术无法充分满足滑坡监测的工程需求。针对这一问题,本文提出联合升降轨Sentinel-1A数据提取滑坡沿坡向形变速度场的模型算法,其基本方法是:首先利用InSAR技术分别获取升轨和降轨沿LOS方向的形变速度场,然后根据坡向和坡度建立滑坡的滑动面坐标系,基于LOS方向与滑动面的几何关系对升降轨对应的LOS向形变速度值进行建模,在滑动面上不存在法线方向形变的合理假设下通过解算独立方程组获得滑坡体沿坡向的形变速度场和沿垂直坡向的形变速度场。本文选取四川省理县桃坪乡古滑坡作为研究对象,并通过模拟实验对模型的解算精度进行验证,结果表明:相比于LOS向形变速度场,重建的沿坡向和沿垂直坡向形变速度场更加清晰地揭露了滑坡体的主要位移模式和危险性较高的坡体区域。同时,模拟实验结果表明,模型算法的解算误差与噪声水平大致呈线性增加的关系,当噪声水平达到10 mm·a-1时,沿坡向形变速度场的解算误差为14.1 mm·a-1,沿垂直坡向形变速度场的解算误差为11.9 mm·a-1,证明了模型算法以及结果的可靠性。     

融合分布式散射体时序InSAR技术在矿区形变调查中的应用

为了对河北省承德市滦平县张百湾镇周台子村铁矿区进行形变调查和监测,消除安全隐患,在时序CSInSAR（相干散射体InSAR）技术的基础上,开发了48景Sentinel1数据的DSCSInSAR（融合分布式散射体和相干散射体InSAR）技术。该方法首先采用AD (Anderson Darling)检验对同质像素点进行识别,然后基于协方差矩阵特征值分解算法对最优相位进行估计,最终通过时序形变解算得到铁矿区的地表形变结果。研究结果表明：研究区的年平均形变速率范围为-34.50~24.50 mm/a;大部分矿区都存在不同程度的沉降,其中周台子村和路边附近矿区沉降量较大,窑岭沟矿区出现明显抬升现象,最大沉降量和最大抬升量分别达到了34.00和24.03 mm,其形变结果与当地4个GPS监测点结果一致。与CSInSAR技术相比,DS CSInSAR技术极大提高了目标点的密度和干涉图的质量。     

利用InSAR技术研究黄土地区滑坡分布

InSAR技术能够获取大面积、连续、高精度的地表垂直形变信息,可用来监测地震、火山、滑坡等自然灾害造成的地表形变。文章介绍了InSAR技术在监测陕北黄土地区滑坡中的应用,首先进行野外地质勘察和TM光学遥感影像解译,接着通过EnviSat SAR数据差分干涉处理,获取研究区干涉形变场,提取出滑坡位移量,最后详细分析黄草湾至董家寺沿线一带的滑坡变形范围,并划定出了4个有一定变形的重点监视区。     

基于高分辨率SAR数据的地面沉降监测——以印度尼西亚雅加达为例

地面沉降是中国乃至世界许多地区面临的严重环境地质问题,合成孔雷达干涉测量(In SAR)技术是地面沉降监测的主要手段。雅加达与中国上海、广州等城市在环境上具有相似性,也是21世纪海上丝绸之路的重要节点城市。以雅加达为例研究地面沉降监测方法技术,既为中国沿海城市的地面沉降防治提供借鉴,又为"一带一路"战略提供有用数据。基于2010年6月—2011年3月期间获取的12景3m空间分辨率的Terra SAR-X数据,围绕小基线子集(SBAS)和两轨法开展了研究。SBAS获取的平均沉降速率图显示,在雅加达西北部、东部及靠近东雅加达的勿加泗市北侧有5个明显的沉降中心,最大沉降速率可达9cm/a。对两轨法差分干涉图序列的分析发现,勿加泗市北侧沉降中心2010年12月—2011年1月期间44天的沉降量达到6cm,具有显著的非线性形变特征。研究表明,采用高分辨率SAR数据,合理应用In SAR技术,能够为雅加达及其类似城市的地面沉降防控提供支持。     

蔚县矿区地面沉陷InSAR多维形变监测

河北蔚县是我国华北地区最大的地下采煤区之一，该地区长期存在采矿塌陷灾害，不仅威胁采矿安全，而且严重破坏当地生态环境。本文基于合成孔径雷达干涉（InSAR）这一新型空间对地观测技术，采用61景Sentinel-1A/B干涉宽幅（Interferometric Wide swath，IW）模式数据进行矿区形变观测，获取整个矿区在2017—2018年间的地表形变空间分布特征，并对矿区地表的沉降量级及面积进行详细的统计分析。此外，采用融合多轨道SAR数据的多维形变时序估计方法，对西细庄矿数据进行东西向和垂向的二维形变分解，获取该矿的二维形变时间序列。结果表明:除南留庄井田外，其余三大井田在监测期间均存在不同程度的地面沉陷灾害；整个矿区年沉陷速率超过-10 cm/a的区域达到了2.16 km2；受成像几何影响，不同轨道数据获取的形变结果存在一定差异；西细庄矿以垂向形变为主，伴随明显的东西向水平形变。研究结果为蔚县矿区地面沉陷监测与煤矿安全开采提供数据参考。      

永久散射体雷达干涉技术监测上海地面沉降

在地下水开采以及工程建设活动的双重影响下,城市地面沉降问题突出.传统的地面沉降监测水准测量虽精度高,但点密度低、成本较高.永久散射体雷达干涉技术(PSInSAR)监测地面沉降,具有低成本、大面积和高精度特点.选用2003~2005、2007~2008、2008~2009年间覆盖上海城区的中等分辨率Envisat ASAR影像,获得上海不同时期沉降速率图.其中2003~2005和2007~2008年间的结果与水准数据进行了比较验证,达到了毫米级精度.利用2008~2010年间获取的TerraSAR-X影像得到的沉降速率图还表明:基于序列高分辨率SAR数据不仅可以监测地面沉降,还可对大型单体建筑物及地铁等线状地物进行形变监测,证实了PSInSAR方法的有效性和应用潜力.     

基于InSAR的西安地面沉降与地裂缝发育特征研究

西安地区长期遭受地面沉降和地裂缝灾害。采用合成孔径雷达干涉测量（InSAR）技术对该区域1992年至今的地面沉降和地裂缝的时空特征进行了监测。主要分3个阶段进行,在每一阶段尤其对InSAR处理过程中的干涉图滤波进行了迭代自适应处理和相位解缠进行了顾及粗差的改正,通过与同期水准和GPS监测结果比较可得InSAR精度达1cm。从3个时间段的InSAR成果可以看出在空间分布上,西安市的东郊和南郊是沉降严重的区域;从时间发育来看,最大沉降阶段发生在1996年,最大沉降量达21cm,而2006年的最大沉降量减少到8cm,且沉降中心转移到西南郊;3个阶段均探测到活动地裂缝两侧的不均匀沉降,地裂缝的南侧沉降均大于北侧。该研究将为西安地区地面沉降和地裂缝的解释和减灾提供数据支持。     

应用时间序列InSAR技术监测上海磁悬浮列车专线形变

新代高分辨军、短重访周期SAR卫星的发射运行,使得InSAR技术不仅能满足大范围地表沉降监测的数据需求,还可以监测到大型人工线状地物的形变,使得对短周期微小形变的监测和预警成为可能。本文以上海市在运营的磁悬浮列车专线为研究对象,利用时间序列分析方法对20112~F9月～2012年10月期间的15景TenaSAR-X数据进行了处理和分析,实验结果表明高分辨军SAR数据可以用于公共交通设施微小形变的监测,在公共安全领域具有广阔的应用前景。     

基于Goldstein路径跟踪的相位解缠算法研究

InSAR（合成孔径干涉雷达测量）是一种新型对地观测技术,由于其高精度、大区域、可穿透云雾、全天候、全天时的工作特性,在数字高程模型（DEM）提取以及地表形变监测方面有着独特的优势.在InSAR图像处理的过程中,相位解缠是至关重要的一步,相位解缠效果的好坏直接影响到高程图的精度.本文利用ASAR数据,在ROI_PAC软件下进行处理,对DEM提取流程进行简要的分析.ROI_PAC软件处理InSAR数据所应用的相位解缠算法是最经典的路径跟踪法——枝切法.对于该算法本文进行了详细的分析探讨,并针对算法中残差点搜索的过程提出了一种新的改进算法思想.     

Environmental Investigation and Evaluation of Land Subsidence in the Datong Coalfield Based on InSAR Technology

Heavy mining of Jurassic and Carboniferous horizontal coal seams in the Datong coalfield has seriously affected the local geological environment, which is mainly manifested by such geohazards as soil avalanches, landslides, mudflows, surface subsidence, surface cracks, surface solid waste accumulation and surface deformation. More seriously, coal mining causes groundwater to leak. Overpumping of groundwater has resulted in substantial land subsidence of the urban area in Datong City. Based on the previous geo-environmental investigation in the work area, the authors used radar remote sensing techniques such as InSAR （synthetic aperture radar interferometry） and D-InSAR （differential synthetic aperture radar interferometry）, supplemented by the optical remote sensing method, for geo-environmental investigation to ascertain the geo-environmental background of the Datong Jurassic and Carboniferous-Permian coalfield and evaluate the effects of the geohazards, thus providing a basis for the geo-environmental protection, geohazard control and prevention, land improvement and optimization of the human environment. In this study 8 cog-nominal ERS-1/2 SAR data frames during 1992 to 2003 were used, but the following processing was made： （1） the multitemporal SAR magnitude images were used to interpret the geological structure, vegetation, microgeomorphology and drainage system; （2） the multi-temporal InSAR coherent images were used to make a classification of surface features and evaluate the coherence change due to coal mining; and （3） the multi-temporal cog-nominal SAR images were used to complete D-InSAR processing to remove the information of differential deformation areas （sites）. In the end, a ten-year time series of differential interferograms were obtained using the multi-temporal cog-nominal SAR images. In the tests, 84 deformed areas （sites） were obtained, belonging to those in 1993-1996, 1996-1997, 1997-1998, 1998-2001, 1998-2002 and 2001-2003 respectively. Of the 84 areas, 44 are m     

天山地区SAR数据雪盖制图研究

在分析合成孔径雷达（ＳＡＲ）成像机理及雪盖参数散射特性的基础上，利用航天飞机搭载的成像雷达（ＳＩＲ－Ｃ）获取的天山Ｃ波段、多极化ＳＡＲ数据，进行提取雪盖信息的实验。数据通过预处理、散射系数图像的计算、去噪、入射角改正等处理后，利用ＢＡＹＥＳ监督分类方法产生该地区的雪盖分类图。实验结果表明，利用多波段、多极化ＳＡＲ进行雪盖制图是可行的。     

Towards Operational Repeat-Pass SAR Interferometry at Active Volcanoes

Measurement of volcanic surface movement is an operational technique at many volcano observatories to help understand internal processes and to aid in eruption forecasting. The potential of differential radar interferometry (DInSAR) to map patterns of surface deformation on volcanoes is well-proven. However, the technique has not yet become operational, partly because current spaceborne radars were not designed for the task. We discuss the limitations of the European Space Agency's ERS SARs for this purpose in terms of: radar system constraints, volcano surface characteristics, interpretational uncertainties and the operational context. We illustrate the drawbacks at typical stratovolcanoes in South America, chosen to represent a range of conditions. For non expert users of DInSAR, knowing how well DInSAR will work on a particular volcano is important. Freely-available global datasets of vegetation cover and atmospheric water vapour content can be used as proxy measures of coherence and path delay effects, which are the two main determinants of data quality. Operational volcano DInSAR is still years away, but many of the characteristics of such a system can be specified based on the experience learned from earlier radars.     

合成孔径雷达差分干涉测量（D-InSAR）技术在多年冻土区地表变形监测中的应用

多年冻土区地表变形严重影响着区域内生态环境和工程设施的稳定性。合成孔径雷达差分干涉测量（differential interferometric synthetic aperture radar， D-InSAR）技术作为一种新型的空间对地观测技术， 为多年冻土区地表变形监测提供了新方法。通过近20年的不断深入研究， 利用D-InSAR技术的多年冻土区地表变形监测取得了大量研究成果。首先介绍了D-InSAR技术测量地表变形的理论基础， 进而概述了D-InSAR技术在多年冻土区地表变形测量中的应用现状， 然后总结了D-InSAR测量过程中存在的关键问题及可能的解决方法。在此认识和分析的基础上， 对D-InSAR技术今后在多年冻土区地表变形监测中的发展方向进行了探讨， 以期为D-InSAR技术在多年冻土区地表变形监测中的推广应用和深入研究提供参考。     

Oceanic eddies in synthetic aperture radar images

Continuous observations since 1991 by using synthetic aperture radar (SAR) on board the Almaz1, ERS-1/2, JERS-1, and RADARSAT satellites support the well-known fact that oceanic eddies are distributed worldwide in the ocean. The paper is devoted to an evaluation of the potential of SAR for detection of eddies and vortical motions in the ocean. The classification of typical vortical features in the ocean detected in remote sensing images (visible, infrared, and SAR) is presented as well as available information on their spatial and temporal scales. Examples of the Almaz-1 and ERS-1/2 SAR images showing different eddy types, such as rings, spiral eddies of the open ocean, eddies behind islands and in bays, spin-off eddies and mushroom-like structures (vortex dipoles) are given and discussed. It is shown that a common feature for most of the eddies detected in the SAR images is a broad spectrum of spatial scales, spiral shape and shear nature. It is concluded that the spaceborne SARs give valuable information on ocean eddies, especially in combination with visible and infrared satellite data.     

Ground Surface Ruptures and Near‐Fault,Large‐Scale Displacements Caused by the Wenchuan Ms8.0 Earthquake Derived from Pixel Offset Tracking on Synthetic Aperture Radar Images

The 12 May 2008 Wenchuan Ms8.0 earthquake produced surface displacements along the causative fault, the Yingxiu–Beichuan Fault, which are up to several meters near the fault. Because of the large gradient, satellite synthetic aperture radar (SAR) interferometric data are strongly incoherent; the usual SAR interferometry method does not allow such displacements to be measured. In the present study, we employed another approach, the technique based on pixel offset tracking, to solve this problem. The used image data of six tracks are from the Advanced Land Observing Satellite, Phased Array type L-band Synthetic Aperture Radar (ALOS/ PALSAR) dataset of Japan. The results show that the entire surface rupture belt is 238 km long, extending almost linearly in a direction of 42° north–east. It is offset left laterally by a north–west-striking fault at Xiaoyudong, and turns at Gaochuan, where the rupture belt shifts toward the south by 5 km, largely keeping the original trend. In terms of the features of the rupture traces, the rupture belt can be divided into five sections and three types. Among them, the Beichuan–Chaping and Hongkou–Yingxiu sections are relatively complex, with large widths and variable traces along the trend. The Pingtong–Nanba and Qingping–Jingtang sections appear uniform, characterized by straight traces and small widths. West of Yingxiu, the rupture traces are not clear. North of the rupture belt, surface displacements are 2.95 m on average, mostly 2–3.5 m, with 7–9 m the maximum near Beichuan. South of the rupture belt, the average displacement is 1.75 m, dominated by 1–2 m, with 3–4 m at a few sites. In the north, the displacements in the radar line of sight are of subsidence, and in the south, they are uplifted, in accordance with a right-slip motion that moves the northern wall of the fault to the east, and the southern wall to the west, respectively. Along the Guanxian–Jiangyou Fault, there is a uplift zone in the radar line of sight, which is 66 km long, 1.5–6 km wide, and has vertical displacements of approximately 2 m, but no observable rupture traces.     

月基InSAR观测地球大尺度形变能力的初步研究——以固体地球垂向潮汐形变为例

从合成孔径雷达干涉测量的原理出发,针对月基InSAR观测地球宏观物理现象的大尺度、连续性、长期性、动态观测等特点,首次以固体地球垂向潮汐形变为例对月基InSAR观测地球大尺度形变现象进行了仿真模拟,分析了该技术的远程大范围观测能力。根据固体地球垂向潮汐形变的大尺度分布特征和月基雷达的超大幅宽的观测特点,采用简化月基雷达观测几何模型,选定经纬跨度均为50°的中低纬区域为模拟测区,并计算了月基雷达重访周期与雷达波束扫过选定模拟测区内各点时的垂向潮汐形变,将形变计算结果进行时间差分,得到差分相对垂向潮汐形变,即是月基InSAR可观测到的垂向潮汐形变。模拟数值结果表明,月基雷达的重访周期约为24.8 h,在30天内各点的差分垂向潮汐形变可达30 cm。鉴于目前月基InSAR的理论形变观测精度达到厘米级,因此理论上用月基InSAR技术能够观测到模拟测区固体地球大范围垂向潮汐整体形变,也能利用观测数据研究地球潮汐大范围时间和空间变化特征;另一方面模拟结果也可为月基SAR观测其他地球宏观物理现象的参数设计与模拟提供参考。     

差分干涉雷达遥感在地质学中的应用研究

雷达差分干涉测量是当前雷达遥感的热点研究领域，对地质学特别是地震、火山、大地构造的研究具有极其重要的意义。文章对差分干涉雷达遥感的原理及具体实现进行了深入研究，并分析了差分干涉测量结果的误差，郑重阐述了差分干涉雷达遥感在地震、地表形变测量、火山监测、板块构造研究中的应用。     

GeoWatch InSAR数据处理技术及在天津地面沉降监测中的应用

本文介绍了一种新的星载合成孔径雷达干涉测量数据处理技术（GeoWatch InSAR技术）,具有下述特点和优势：1.对城市和郊区农村全面连续覆盖,不仅包括建筑物,而且包括路面、广场、飞机跑道等其他地物和半植被覆盖的自然地区;2.合成处理多景/多波段/多模式/多极化/多轨道/多卫星平台的数据,从而缩短观测时间,提高精度和覆盖;3.所有结果为真正射投影图像,支持各种比例尺和范围的面状连续监测;4.支持ERS-1＆2、ENVISAT、ALOS PALSAR、JERS-1、RADARSAT-1＆2、TerraSAR、COSMO-SkyMed（CSK）和将来中国的HJ1小雷达卫星群。用此技术处理了天津地区的ENVISAT数据,得到了范围（抽样间隔）分别为100km×100km（50m×50m）、天津市（20m×20m）、廊坊市（15m×15m）及胜芳镇（7m×7m）的全面连续的地面沉降率图像,显示了它在地面沉降监测中的独特优势和应用前景。