地基SAR在滑坡形变监测中的应用

地基InSAR是近年发展起来的基于地基SAR(GB-SAR)获取地表形变的一种新的技术手段,分辨率高、可实时监测,实现毫米级形变监测精度,为近距离滑坡实时监测与预警提供了先进的技术手段。本文首先以澜沧江某滑坡体为研究对象,在滑坡体对岸设立固定站点,按固定频率进行GB-SAR数据采集;然后通过先后两景影像形成干涉对,利用相干阈值方法提取相干点目标;最后利用形变模型提取滑坡体形变结果。研究表明,地基SAR可获得整个滑体形变边界、形变大小空间分布及时间变化历程,对滑坡体灾害实时监测非常有效,可为滑坡灾害监测及预警提供参考。     

复杂环境下地基SAR粗差探测及应用

雷达视线受施工机械等的间断遮挡导致部分影像产生相位奇异值,从而造成解缠错误及误差传递,简单的相关影像处理难以识别受遮挡影像。本文提出了改进的基于小波变换的信号奇异性检测方法,通过对地基SAR PS点时序相位特征进行分析,将遮挡影像识别转化为粗差探测问题;由PS点相位序列与影像位置关系,根据测区PS点相位序列的奇异点集合得到受遮挡影像集;最后将受遮挡影像剔除后得到的地基SAR监测结果与精密全站仪、水准与游标卡尺数据进行对比分析。结果表明：本文提出的方法用于受遮挡影像的识别是可行的,解决了地基SAR在实际工程应用中可能存在的影像遮挡带来的测量数据含有粗差的问题,提高了监测区域伪影像检测的效率与准确性。     

融合分布式目标的小基线集干涉测量方法应用

针对在地理国情监测项目中遇到的时间序列InSAR技术获取的地表形变结果存在空间采样率不足的现状,该文以传统小基线集干涉测量方法为基础,融合分布式目标提取地表缓慢形变信息。以TerraSAR-X星载SAR SLC影像为数据源,对融合后的方法进行验证,获取了研究区域时间序列地表平均形变速率。结果表明,融合分布式目标的小基线集算法可以有效提高监测区域地表形变信息的获取,在非城市地区及传统方法不能提取高相干稳定点目标的区域克服了原有方法的缺点,表现出了很好的适用性。     

一种优化的地基SAR时序反演非局部相干点选取方法

地基合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)时间序列分析主要是从SAR影像中选取具备强散射特性并且相位保持稳定的相干点进行时序反演,然而不同干涉图之间的相干点是可变的,这使得时间序列分析变得复杂,因此选择大量高质量的相干点对确保地基SAR变形监测精度至关重要。为了提高地基SAR时间序列分析的可靠性,提出了一种优化的非局部相干点选取(enhanced nonlocal coherent pixels selection, E-NonPS)方法。从干涉图网络中选取有效的相干点,包括满秩相干点和部分相干点。满秩相干点通过非局部满秩法选取,部分相干点则首先筛选出矩阵的秩大于N/2的单视复数影像像素,然后根据振幅的均值和标准差设置一个信噪比阈值,选取信噪比大于该阈值的相干像素点。通过两组实验验证了E-NonPS方法在不同监测环境（高和低相干区域）中的有效性,并将选取的相干点结果与传统方法进行对比。结果表明,E-NonPS方法能够显著增加相干点的数量,并提高精度,特别是在低相干区域,可以有效解决选取相干点过少的问题,确保在时间序列分析中具有足够的相干点,进而提高地...     

一种监测东营油田地表形变的方法

针对传统永久散射方法和相干目标法干涉图相位解缠的不足,该文提出了一种改进的多主影像相干目标小基线干涉方法。采用融合永久散射方法和相干目标法的优点,较好地平衡了失相干因素的去相干性与干涉目标点之间的矛盾,利用较小的数据集实现地表形变反演;基于14景COSMO-SKYMED雷达影像,采用多主影像相干目标小基线干涉方法提取地表形变信息。基于水准数据验证后的实验结果表明:所提方法不仅可以准确快速地监测出地表沉降区,而且监测精度较高,研究结果可以应用于城市形变监测、地震、滑坡等领域。     

短基线INSAR相干点探测及应用

提出一种结合子孔径相关测度的时序高相干点探测方法,首先对时序SAR影像进行谱分解获得子孔径视图,通过时序子孔径相关测度进行强散射点筛选,然后分别根据振幅离差和干涉相位空间相关性,对目标点进行相位稳定性分析,探测出既满足强散射且在时间序列上散射稳定的高相干点。利用改进的点探测方法和短基线INSAR技术,对北京2003—2009年间40景ASAR影像进行相位建模,获取地面沉降时空分布特征,分析典型地物时序沉降过程,研究北京地面沉降与地下水开采关系。结果表明:相比已有方法,本文结合子孔径相关测度的高相干点探测结果更准确可靠;利用本文点探测方法反演的历史累积沉降信息,与水准结果一致,平均速率之差在3.69 mm/a以内,中误差为1.36 mm/a;研究区地面沉降最大速率达92.25 mm/a,空间不均匀分布明显,地面沉降量与地下水开采量呈分段的非线性相关。     

多视处理对时序InSAR技术的影响研究

高分辨率的SAR影像虽然可以细致刻画目标细节信息,但会大幅度增加运算量。为降低数据冗余、减轻运算负担,对基于多视处理的时序InSAR技术进行了研究。以天津市西郊地面沉降监测为例,利用2009年9月30日—2010年10月9日间获取的18景条带模式Terra SAR-X影像,以不同的倍数进行多视处理,然后分别采用时序InSAR技术筛选相干点目标,并反演地表沉降信息,研究了多视处理对形变反演精度、相干点目标的密度与分布等方面的影响。结果表明:同单视结果相比,3×3、5×5与10×10倍多视后仍可以反映形变的整体分布,但会在某些区域出现较大偏差;多视处理对形变精度、PS点空间分布的影响与地物属性有关。不同的多视倍数对形变精度的影响不同,并且与地物类型有关。     

改进TS-InSAR方法的白格滑坡灾前-灾后形变演化特征分析

2018年10至11月,金沙江上游白格滑坡先后两次垮塌渡江并致堰塞湖,且至今仍存在较显著的蠕滑形变。针对时序InSAR技术在高植被发育区的应用局限,本文提出了一种改进的时序InSAR解算方法(ITSI),结合Sentinel-1A卫星2017年9月-2021年3月期间获取的SAR影像数据,针对滑坡区域分别开展了灾前和灾后时序干涉处理,提取了灾害-灾后时段内的年平均蠕滑速率场(灾前极值为9.71cm/a,灾后达到25.42cm/a)和累计蠕滑形变量(灾前极值为13cm,灾后两年内达61cm),并结合灾前-灾后形变时间序列,重点分析了蠕滑形变的时序演化特征,发现白格滑坡灾后两年间渐趋稳定。此外,监测结果发现白格滑坡上游5km处的肖莫久滑坡也处于活动状态。相关结果可为该区域防灾减灾领域研究提供参考。     

SBAS-InSAR技术与无人机影像融合的滑坡变形监测北大核心CSCD

山体滑坡对人类安全造成严重影响,准确识别滑坡变形对预防滑坡灾害具有重要意义。利用SBAS-InSAR技术可以进行空间连续地表变形监测,但无法精确获取滑坡边界的变化。为了综合监测滑坡,本文首先采用SBAS-InSAR技术与无人机影像结合的滑坡变形监测方法,利用2018年1月1日—2020年12月24日,共计80幅升轨Sentinel-1A SAR影像,进行了VV极化和VH极化数据处理;然后通过SBAS-InSAR技术获取滑坡区地表雷达视线(LOS)方向变形速率,选取了若干变形点进行滑坡体变形时序分析;最后采用无人机获取滑坡影像并提取滑坡边界,分析了滑坡边界的变形。试验结果表明,利用SBAS-InSAR技术获取的滑坡变形和无人机获取的滑坡变形趋势基本吻合,通过该方法可以获取滑坡的综合变形情况,对滑坡活动性的判断具有重要意义。     

地表形变监测的改进相干目标法

如何从雷达干涉时间序列影像中获取更全面的相干目标集合,进行变形时间序列分析是当前研究的难点和热点。本文提出了改进的相干目标法,可获取更为全面且可信度高的相干目标集合,进而提高地表形变监测的时空分辨率和精度。根据雷达影像中同类型地物散射分布相近的特点,采用非参数同分布检验算法提取后向散射特性相近的同质点开展空间非局部滤波,提高干涉图的质量。与此同时,利用多尺度的极大似然条纹频率估计算法分离差分干涉图中的系统性相位,并基于同质点进行自适应相干性估计,获取相干性的平稳估计量,从而获取更多的相干点目标。利用20景TerraSAR-X条带模式时间序列影像,分别利用传统的及改进后的相干目标法对香港填海区域地表形变信息进行时序分析。对试验数据的分析结果表明,本文提出的改进方法在具有稀疏植被的填海区可有效增加相干目标点的提取,得到更为可信的沉降结果。     

时序InSAR的贵州地质灾害监测

针对传统地质灾害监测手段无法进行全天时、全天候、大范围面状监测的这一现状,运用时序InSAR技术,以及L波段SAR数据、数字高程模型获取了研究区形变序列,并结合全球降水数据、实地调查数据、矿区采空区覆岩移动分带进行了成因分析。实地调查数据验证了小基线集InSAR技术识别地表形变具有较高的可靠性。通过引入全球降水计划GPM多星降水反演产品IMERG中的逐月降水数据分析了P2滑坡隐患点变形规律,发现在降雨多发期,隐患滑坡点变形速度明显增大。实验结果证明,时序InSAR技术在大面积地质灾害多发区中可以有效发挥作用,可为防灾减灾工作提供参考。     

基于哨兵数据相干性的洪水淹没范围确定方法

洪涝灾害会造成农田淹没、居民住宅损毁等危害,因此对洪水淹没范围进行实时、准确监测可有效进行灾后治理。利用光学传感器提取洪水淹没范围时,不能穿透云层,因此无法获取有效地面信息;而SAR使用微波波段,不受天气影响,在夜间也能成像。因此,SAR成为洪水灾害灾情评估的有力工具。本文利用2021年9月23日、10月5日、10月17日3景SAR雷达影像Sentinel-1A数据,计算相干性系数,设置阈值为0.2,提取水体淹没范围,分析其扩张范围及变化趋势,并根据生成的形变图分析水位抬升变化,验证了基于雷达数据的相干系数阈值提取方法监测洪水淹没范围,以及采用InSAR技术准确提取水体边界与分析水位上升趋势的可行性。     

基于SBAS的采动区高速路沉降监测与分析

正本文采用SBAS技术提取采空区上方高速公路高相干点的时序沉降量,并利用试验证明了SBAS技术具有监测线状建筑的能力,对建筑物下采煤的安全监测具有重要意义。一、SBAS沉降监测基本原理2002年,Berardino和Lanari等提出小基线集(SBAS)方法,通过设定一定的时间、空间阈值自由组合干涉对,削弱时、空失相关的影响。SBAS在SAR影像数量一定的情况下,可以形成更多的干涉     

甘肃黑方台黄土滑坡InSAR识别、监测与失稳模式研究

采用合成孔径雷达干涉测量（interferometric synthetic aperture radar,InSAR）技术对甘肃黑方台地区潜在的黄土滑坡开展了多时相编目、长时序监测以及失稳模式识别研究。首先,采用不同空间分辨率、不同波长的历史存档合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）数据对黑方台地区2006-12至2017-11间的潜在滑坡开展了识别研究,在2006-12至2011-03和2016-01至2016-11两个时间段均识别出数10处不稳定坡体,实地调查和光学遥感影像验证了InSAR技术识别结果的可靠性与准确性。然后,对典型不稳定滑坡体采用高空间与高时间分辨率的TerraSAR-X数据开展了长时序监测,结果表明,在InSAR监测期间,累积形变最大的滑坡体在随后的时间里均发生了滑动,并成功地捕获到滑坡体形变加速的时间点。最后,利用升降轨SAR数据开展了黄土滑坡二维形变监测研究,基于滑坡的二维形变特征并结合地形图以及光学遥感影像进一步研究了滑坡的失稳模式,现场调查结果验证了所获得滑坡失稳模式的准确性。     

高相干点地基InSAR的大气延迟纠正

针对目前地基合成孔径雷达干涉测量技术中大气影响造成的相位延迟校正方法存在的校正精度低、方法复杂、技术要求高等不足,提出了一种基于高相干点的地基InSAR大气延迟相位函数模型校正方案。该方案不需多幅SAR影像,不需人工布点,节省了大量人力物力。以高相干点的相干值作为权阵参与计算,该方法可得到更精确的校正结果。运用该方法将地基雷达对山西省吕梁市林家坪工程滑坡获取的数据进行大气延迟改正的实验。结果表明:所提方案不仅处理方法简单,改正效果明显,而且能满足绝大多数类似工程的精度要求,更为经济实用。     

利用GIS与贝叶斯网络进行高分辨率SAR影像道路损毁信息提取

合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)具有全天时、全天候观测,穿透能力强等特点,在灾害监测与评估、资源勘探等方面得到广泛应用,但其固有的相干斑噪声严重限制了单一利用SAR影像进行快速的信息获取。本文提出了一种基于GIS与贝叶斯网络的高分辨率SAR影像道路损毁信息提取方法。在GIS数据的辅助下,利用水平集分割与改进的D1检测融合的方法在影像上提取疑似道路损毁区域;再综合多证据及疑似损毁区观测值构建贝叶斯网络模型,对疑似损毁区进一步判断提取出实际道路损毁区域。实验结果表明,该方法能够快速、准确地对道路损毁信息进行提取。     

时序Sentinel-1A数据支持的长江中下游汛情动态监测

合成孔径雷达（SAR）因其对地观测全天候、全天时优势,成为多云多雨天气限制下洪水动态监测中不可或缺的数据来源之一。由于GEE（Google Earth Engine）云计算平台的兴起和短重访Sentinel-1数据的可获取性,洪水监测与灾害评估目前正面向动态化、广域化快速发展。顾及洪水淹没区土地覆盖变化的复杂性和发生时间的不确定性,基于时序Sentinel-1A卫星数据提出了针对大尺度范围、连续长期的汛情自动检测及动态监测方法。该方法首先,利用图像二值化分割时序SAR数据实现水体时空分布粗制图,逐像素计算时间序列中被识别为水体候选点的频率。然后,利用Sentinel-2光学影像对精度较粗的初期SAR水体提取结果进行校正,得到精细的水体分布图。最后,针对不同频率区间的淹没特点,采用差异化的时序异常检测策略识别淹没范围：对低频覆水区利用欧氏距离检测时序断点,以提取扰动强度大、淹没时间短的洪涝灾害区;对高频覆水区利用标准分数（Z-Score）检测时序断点,以提取季节性水体覆盖区。在GEE平台上利用该方法,实现了2020-05—10长江中下游地区全域洪水淹没范围时空信息的自动、快速、有效监测,揭示了不同区域汛情发展模式的差异性。本文提出的洪水快速监测方法对大尺度下的汛情动态监测、灾害定量评估和快速预警响应具有重要的现实意义。     

边坡单元的SAR数据特征

针对传统D-InSAR技术以栅格单元为研究对象而无法充分反映地形条件的问题,该文提出了以边坡单位为研究对象的D-InSAR数据特征分析。通过基于边坡单元的区域地形因子与后向散射系数和相干系数关系的分析方法,建立了研究区域SAR数据的可信区域滤波方法,提取出了研究区域SAR数据分析结果的可信区域。该方法提高了SAR数据的有效性,为滑坡早期监测提供了可靠的数据基础。通过对金沙江乌东德区域的SAR数据实例分析,验证了该方法的实用性。     

基于3维激光扫描技术的滑坡体地形图制作研究

采用3维激光扫描技术快速采集滑坡体地形点云信息,并提取滑坡体微地貌信息,为滑坡监测提供基础技术支持。3维激光扫描技术的数据处理主要包括外业数据采集、点云数据配准、地貌数据获取与非地貌点云数据过滤、地形图生成等过程,并着重介绍其工作原理与处理方法。采用3维激光扫描技术能够高效准确实时的监测地质灾害,对预防灾害的发生提供了决策作用。     

不同尺度综合地表形变InSAR时序监测与机理分析

正合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术作为近年来发展起来的一种空间对地观测技术被广泛应用于不同类型的地表形变监测。为克服时间、空间基线失相干,DEM误差、大气延迟效应等因素对形变监测的影响,具有稳定后向散射特性的相干点目标作为研究对象的时序InSAR技术应运而生。然而,由于其应用研究起步较晚,在高精度地表形变监测中仍面临诸多技术难题,如常规SBAS方法时序形变监测时因多数据子集而导致的基准缺失、低相干条件下高相干点目标的有效识别、时序InSAR大范