宽幅InSAR大地测量学与大尺度形变监测方法

随着人们对大尺度地形信息与地表环境变化监测需求的提升,以及哨兵1号（Sentinel-1A）、大地2号（ALOS-2）等合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）卫星的宽幅模式数据不断获取,宽幅雷达干涉测量（SAR interferometry,InSAR）技术已成为大尺度地形测绘、地球动力学（地震、火山、滑坡等）与人工地物结构健康监测等领域的研究热点。分析了两类宽幅SAR数据,即扫描（ScanningSAR,ScanSAR）模式与逐行扫描地形观测（terrain observation by progressive scans SAR,TOPSAR）模式开展干涉测量的主要限制条件与解决方法,探讨了宽幅InSAR形变监测关键误差估计与改正方法、时间序列分析技术与方位向位移观测技术,并给出2008年矩震级Mw 7.1新疆于田地震同震、震后形变监测应用。随着宽幅SAR数据的不断积累,宽幅InSAR大地测量学有望得到深入发展与应用。     

国产高分三号卫星干涉测量试验

主要利用国产高分三号(GF-3)卫星数据通过合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)技术提取试验区域数字高程模型(digital elevation model,DEM).首先介绍了GF-3卫星及其主要成像模式;然后介绍了InSAR数据处理过程及其关键技术,包括基线估计、影像配准、相位解缠等,并介绍其典型算法;最后利用GF-3试验数据提取DEM并对其进行精度评价.试验验证了目前国产SAR(synthetic aperture radar)卫星在干涉成像、干涉测量方面的能力.     

时序InSAR在城市地铁工程区形变监测中的应用

地铁建设会引发城市地表形变灾害,而传统的合成孔径雷达差分干涉测量（D-InSAR）难以实现城市地铁工程区域的精细测量。本文利用TerraSAR-X高分辨率数据,采用PS-InSAR和SBAS-InSAR方法对徐州地铁1号线东部工程场地进行了形变监测,获取了该区域2016年6月15日-2016年9月11日期间的形变时序图。通过与人工角反射器布设点的水准测量数据对比分析,发现利用两种时序InSAR测量方法得到的地表形变结果与水准测量结果非常一致,形变误差均在1 mm以内;而SBAS-InSAR探测地表形变的敏感性低于PS-InSAR。结果表明,利用高分辨率SAR影像监测城市地铁形变具有亚毫米级的测量精度和米级的定位能力,同时证明了时序InSAR分析技术在城市地铁工程形变监测应用中的广阔前景。     

利用Sentinel-1影像监测土地回填导致的地表形变

在机场填海区地表稳定散射的范围内,本文运用合成孔径雷达干涉测量（InSAR）技术对机场地表形变安全性进行了监测分析,反演获得了研究区域范围内的年形变速率数据结果和高分辨率形变时序结果,并以此分析了香港国际机场的地表形变区在监测周期内的形变时空分布特征。为证明监测结果的精度和可靠性,本文采用全球导航卫星系统（GNSS）观测站的垂直位移数据,对InSAR方法反演的结果进行了交叉验证,证明两者具有良好的一致性。     

联合多种InSAR技术的龙门山-大渡河区域地灾隐患早期探测

合成孔径雷达干涉测量技术(interferometric synthetic aperture radar, InSAR)是探测地表形变的重要手段,然而差分干涉测量技术(differential InSAR,D-InSAR)、小基线集测量技术(small baseline subset InSAR,SBAS-InSAR)和永久散射体测量技术(permanent scatters InSAR,PS-InSAR)在地质灾害隐患早期调查的应用中各有利弊。联合使用3种InSAR技术对127景ALOS-2数据和96景Sentinel-1数据进行处理,并在龙门山-大渡河约60 000 km2的区域解译出840处地表形变。野外实地调查发现约70%的解译形变区存在形变迹象,分析发现形变区分布与地层结构、岩性和活动断层构造之间有较为紧密的联系。对典型形变区的不同InSAR监测成果进行了对比分析,验证了不同InSAR技术在地表形变监测应用中的一致性、准确性和可靠性。     

利用车载双天线InSAR系统监测公路边坡形变

星载差分合成孔径雷达干涉测量(differential interferometric synthetic aperture radar,DInSAR)技术已经广泛应用于大范围的地表形变监测,但星载合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）数据获取的地表形变易受大气噪声的影响,且长时间的重访周期会导致像对之间的失相干。为了有效减弱这些影响,提出了利用零空间基线的车载合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)系统监测公路边坡形变的方法。在车载双天线系统采集不同时相的公路边坡SAR数据时,通过轨道控制使得异时相干涉对的空间基线接近零,从而使得利用DInSAR数据进行形变信息提取时可以减少去平地相位的过程,极大地简化了差分干涉处理的流程。以中国湖北省武汉市某区域获取的车载双天线InSAR数据为例,使用所提出的方法对7个布设的角反射器点进行形变精度分析,得到形变值均方根误差为2.206 mm。     

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。     

改进的残差修正DGM(1,1)模型在煤矿地表沉降预测中的应用

针对传统大地测量技术难以实施大范围矿区形变监测以及传统开采沉陷预测方法在实际应用中存在的不足，提出时序合成孔径雷达干涉测量(InSAR)和改进的离散灰色马尔科夫模型相结合的方法对矿区地表形变进行监测和预测。使用鄂尔多斯市某矿区哨兵1号(Sentinel-1)数据提取地表形变监测结果，并与同时期的全球定位系统(GPS)监测数据进行对比。将沉陷监测结果作为原始序列建立残差修正的离散灰色马尔科夫模型，预测矿区沉降。研究结果表明：研究区域地表形变明显，残差修正的离散灰色马尔科夫模型能较为准确地预测矿区沉降结果。     

基于InSAR技术的中国地表形变一张图研制

地表形变危害巨大且深远,利用合成孔径雷达干涉测量（interferometric synthetic aperture radar,InSAR）技术监测地表形变虽已较为成熟,但是超大范围,甚至全国范围的地表形变快速提取仍充满挑战。为快速获取全国地表形变信息,设计了一种基于超算并行计算的广域地表形变快速提取优化方法,并对干涉集基线组合方法、广域相位解缠算法、大气效应改正方法等进行了改进和创新。基于该方法,采用10 157景哨兵1号数据,研制了中国全境2021年度40 m分辨率地表形变速率图,经验证形变速率精度为4.82 mm/a,有效覆盖度为94.6%,图幅间无明显接边差异。同时对国内典型地表形变区域进行了分析。研究为广域地表形变常态化快速提取提供了参考。     

利用InSAR-GIS监测西安地面沉降的分析研究

针对合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术在监测地表形变的数据后处理及成果表达和分析方面存在的一些局限性问题,研究通过GIS数据库管理InSAR监测数据和相关区域的地理、水准及GPS数据等辅助数据,以及利用GIS空间分析功能对监测结果进行分析的方法与实现。以西安地区InSAR数据为研究对象对提出的方法进行实现,试验结果表明,GIS技术与InSAR技术相结合用于地面沉降监测可以有效地解决在监测地表形变的数据后处理及成果表达和分析方面的局限性问题。     

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。     

Research on the Monitoring the Ground Subsidence of Xi＇ an Based on InSAR-GIS Technique

针对合成孔径雷达干涉测量（InSAR）技术在监测地表形变的数据后处理及成果表达和分析方面存在的一些局限性问题,研究通过GIS数据库管理InSAR监测数据和相关区域的地理、水准及GPS数据等辅助数据,以及利用GIS空间分析功能埘监测结果进行分析的方法与实现。以西安地区InSAR数据为研究对象对提出的方法进行实现,试验结果表明,GIS技术与InSAR技术卡“结合用于地面沉降监测可以有效地解决在监测地表形变的数据后处理及成果表达和分析方面的局限性问题。     

雷达干涉测量对甘肃南峪乡滑坡灾前二维形变追溯

利用存档光学遥感影像对灾前演变情况进行分析是目前常用的方法，但往往受限于获取时间密度、云量等因素。随着雷达遥感卫星数据质量的不断提升，合成孔径雷达干涉测量（interferometric syntheticaperture radar，InSAR）技术可以为滑坡灾前形变探测提供新的技术途径。基于欧洲空间局哨兵一号（Sentinel-1）雷达卫星数据，同时结合升轨与降轨视线向形变结果提取沿坡向与垂直向二维形变，对2018年7月12日甘肃南峪乡滑坡灾前二维形变进行追溯分析。时序结果显示，该滑坡自2017年6月起便已经开始缓慢的变形，至滑坡发生前13个月时最大累积形变量达77 mm。结合降雨量数据对比分析，发现该滑坡灾前变形与降雨量变化高度吻合，说明降雨是该滑坡发生的主要诱因之一。该InSAR追溯结果展示了星载雷达干涉测量技术在滑坡探测方面的应用潜力，为滑坡诱因分析、防灾减灾乃至滑坡监测预警工作提供了新的思路与参考。     

地形复杂区域InSAR高精度DEM提取方法

正干涉合成孔径雷达(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)技术是合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)发展过程中极具里程碑式的成果,具有很强的发展和应用潜力,也是地球科学与遥感领域发展最迅速的技术之一。SAR传感器的快速发展为InSAR技术提供了海量、快速、高分辨率的可用数据源,使得InSAR在地形测绘、地表形变监测、灾害监测、冰川运动、森林资源调查、农     

哨兵1号和高分三号SAR数据海浪谱反演精度评估

合成孔径雷达SAR (Synthetic Aperture Radar)是一种重要的海浪观测手段,研究其SAR图像海浪谱反演结果的精度,是其广泛应用于海浪观测的前提。欧洲航天局ESA (European Space Agency)的哨兵1号卫星(Sentinel-1)和中国自主研发的高分三号卫星(GF-3)是目前在轨运行的两颗SAR卫星,利用两颗卫星的SAR数据反演海浪和风场参数是目前国内外研究团队最为关注的问题之一。本文重点研究并对比了哨兵1号卫星SAR IW模式(Interferometric Wide swath)和GF-3卫星SAR条带模式数据海浪谱反演的精度。选取印度洋海上丝绸之路海域和太平洋、大西洋近岸海域不同海况下的两卫星SAR数据进行海浪参数反演,将反演结果分别与欧洲天气预报中心ECMWF(European Center for Medium-range Weather Forecasts)的ERA-5数据和浮标海浪数据进行了对比,结果显示,与ERA-5数据对比,Sentinel-1卫星反演有效波高和平均波周期的均方根误差RMSE(Root Mean Squared E...     

Sentinel-1A数据矿区地表形变监测适用性分析

针对合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture Radar,In SAR)技术监测矿区地表形变中形变位置确定、形变梯度估计和相干性之间的关系,利用Sentinel-1A数据开展In SAR技术矿区地表形变监测适用性研究,分析干涉图相干性、形变位置识别和形变梯度之间的响应关系。以河南省焦作市某矿区为研究区,实验结果表明,在暖温带半湿润季风气候条件下,裸地和村落地表类型全年保持较高相干性,目视识别可以有效确定矿区的形变位置,受村落周边农田的影响,部分形变范围无法准确确定,通过形变梯度函数模型验证形变梯度也在可检测的范围;农田覆盖类型夏季在卫星最短重访周期内,目视识别可以有效确定矿区的形变区域和范围,但受噪声影响条纹模糊,通过形变梯度函数模型验证形变梯度位于可检测最小形变梯度上;采用真实水准数据验证了村落地物类别模型的适用性。     

合成孔径雷达差分干涉测量技术在城市地面沉降监测中的应用

合成孔径雷达干涉测量(InSAR)是利用合成孔径雷达(SAR)两次观测中的相位差与空间距离差之间的关系,提取地表三维信息和形变信息的一项技术。利用欧空局存档雷达数据,通过常规D-InSAR、PS-InSAR和SBAS技术,实现对哈尔滨城市历史和现今地面沉降情况调查,为城市形变灾害预测提供详实可靠的观测数据,以便更好地指导今后的地面沉降防治工作。     

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。     

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。     

基于PS-InSAR技术的北京地铁线网地表沉降研究

随着城市地下轨道交通的高速发展,地铁建设运营引起的地面沉降现象及其对工程线路的影响引发了国内外相关学者的极大关注。本研究基于哨兵1号合成孔径雷达（SAR）影像,利用永久散射体对合成孔径雷达干涉测量（PS-InSAR）技术对北京地铁全网沿线1 km区域地表变形进行监测,形成了2018—2022年北京地铁沿线整体监测的形变结果图、特征点时序形变结果图以及统计分析典型形变区域的沉降速率剖面图等成果,并分析了北京地铁沿线重点沉降区域、沉降速率时间变化和空间变化,对地铁运营安全风险评估和运维管理具有重要意义。