基于SBAS-InSAR的地表非线性形变时序监测

针对具有小区域特征的地表非线性形变对于合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术从监测点密度和监测精度都提出了更高的要求这一现状。该文基于SBAS-InSAR的技术原理,提出了一种基于高效率、低成本的地表非线性形变时序监测方法,并以柴达木盆地一处油田为研究对象,获取了研究区2007年初到2010年中期的形变结果,表明4处采油点中1处下降、3处隆升,隆升主要由注水引起。研究证明:SBAS-InSAR技术在地表非线性形变时序监测方面具有较强能力,提取的形变成果可为生产单位和政府部门分析决策提供科学依据。     

PS-InSAR技术在无锡中心城区地表形变监测中的应用

本文以Sentinel-1A数据为基础,通过永久散射体雷达干涉技术（PS-InSAR）得到无锡中心城区2018年10月至2020年10月地表形变监测数据,分析无锡中心城区地表形变情况和时空分布特征。结果表明：无锡市中心城区整体呈现“西北部抬升,南部沉降”的特点。监测时段形变速率范围为-14～20 mm/a,累积形变量达到112.5 mm。沉降较大区域主要在滨湖区高凯路-大通路附近。地面抬升主要位于惠山区玉祁镇-前洲镇所构成的片状区域,及梁溪区华源小区-五爱家园-恒隆广场-崇安寺一带。而新吴区和锡山区整体趋于稳定。对无锡市的建设规划及灾害预防具有指导意义。     

CRInSAR与PSInSAR联合监测矿区时序地表形变研究

正永久散射体差分干涉测量(PSInSAR)与人工角反射器差分干涉测量(CRInSAR)技术均为基于高相干目标点的时间序列形变监测手段,不受时间空间失相干严重影响,同时通过对相邻两目标点之间的相位作差,可极大地减弱模型中大气延迟相位的影响,因此本文旨在将这两种技术结合起来,应用于矿区沉降的监测中,以提高矿区地表形变监测的精度和可靠性。本文分别针对两种技术的理论、处理流程、算法及可靠性评价等方面进行了讨论与阐述,提出一套PSInSAR     

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.     

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。     

干涉点目标分析的大宛齐油田形变监测

针对石油开采所致形变具有周期长、连续性强及范围广,常规形变监测方法无法满足高效监测需求的问题。时序差分合成孔径雷达干涉具有监测范围广和效率高的优势。采用干涉点目标分析技术与69景Sentinel-1A SLC数据对大宛齐油田进行地表形变监测及时序分析。结果显示,2016年2月—2018年12月间大宛齐油田年均形变速率在-81～49 mm/a,开采区存在两处明显沉降漏斗与两处明显隆起,最大沉降面积达5.8 km²,除此外无明显形变。GPM降水数据与时序形变量的叠加分析显示,大宛齐油田形变具有明显季节性特征,形变与油田生产及地质条件具有相关性。     

基于SBAS-InSAR技术的煤炭坝矿区地表沉降监测与分析

为满足能源的需求,煤炭坝矿区对煤矿进行了大规模的开采,给当地环境带来了巨大的危害.传统监测方法已无法满足监测要求,InSAR技术凭借其大范围、无接触、监测精度高的优点在矿区沉降监测中广泛应用.本文基于SBAS-InSAR对11景ALOS1数据进行处理,获取了煤炭坝矿区2008年7月至2011年1月期间的时序形变结果和平...     

利用PSInSAR研究意大利Etna火山的地表形变

利用2003~2010年升轨、降轨ASAR数据对意大利Etna火山的地表形变进行PSInSAR处理,获取了该火山区域的高精度形变速率场,在此基础上,对部分特征区域点位进行时序分析。结果显示,Etna火山的东部区域的形变量变化大,LOS方向形变速率约为7~12 mm/a,西部区域变化较小,LOS方向形变速率仅为1~3 mm/a;火山东南和南侧存在两个较大垂直形变区域,其垂直形变速率分别为-4 mm/a和12mm/a。目前,Etna火山东南侧区域地表形变起伏较大,位于东南区域下的火山源岩浆活动活跃、岩浆体积处于补充期。     

基于相干点目标的多基线D-InSAR技术与地表形变监测

失相干（Decorrelation）与大气波动是影响重复轨差分干涉测量（D-InSAR）进行地表形变信息提取的主要因素。相干性降低使得干涉纹图在空间上表现为不连续,难以完成相位解缠。重复观测时大气波动引起的相位延迟在空间域上的不均一分布则降低了D-InSAR提取形变信息,特别是空间范围覆盖较大的形变场的精度。介绍了一种基于相干目标的多基线D-InSAR数据处理算法。该算法根据少量SAR数据构成多基线干涉纹图集,分别利用点目标检测算法和相干系数均值作为相干目标提取的测度;利用相位回归分析模型对干涉相位进行时间域迭代处理,从干涉相位中提取线性形变速率和DEM误差改正,通过迭代处理补偿高程误差,解算线性地表形变速率。该算法提高了D-InSAR形变监测的时间采样率,能准确获取每个观测时刻的形变累积量。以沧州地区2004—2005年的SAR数据为例,获取了该地区地表沉降线性速率及其演变状况。     

应用合成孔径雷达干涉技术监测矿区地表形变

由于雷达具有全天候和穿透性等特点，促使干涉合成孔径雷达和差分干涉合成孔径雷达测量技术成为当前研究的热点。本文介绍SAR系统的几何特征及其干涉原理，着重探讨差分干涉雷达技术在矿区地表形变监测中的应用。     

时间序列InSAR监测地表形变

针对相干点目标的时间序列,提出了地表形变InSAR技术监测方法,该方法适用于小数据集分析。并采用郑州地区2007年1月到2010年4月期间的8景ALOS PALSAR数据进行验证分析。研究表明,识别的相干点目标具有大的干涉相干值和小的振幅离差,在时间序列中具有可靠的相位。从误差分析和与ENVISAT PSInSAR结果对比分析表明,该文求得的形变速率标准差在0.34mm/a和5.56mm/a之间,表明提出方法是可靠的。     

时间序列InSAR技术辅助下的北京市高速公路网沉降监测应用

利用高分辨率TerraSAR-X影像,通过多主影像相干目标小基线干涉技术（MCTSB-InSAR）获取了北京市主城区2011-2015年的地表形变信息;通过建立缓冲区,提取并分析了北京市12条高速公路及一条快速公路的沉降现状;在高速公路沉降信息的基础上对机场第二高速进行了路面平整度分析。利用水准测量数据验证了监测结果,精度达4.6 mm/a,表明MCTSB-InSAR技术不仅可以快速监测出大区域高速公路交通网络的地表沉降,而且监测精度较高。     

基线网信息存储的地表线性变形速率探测

针对传统基线网络构建方法易出现长距离基线边和低质量永久散射体点,且基线边信息存储过程中不易检测出重复边的问题,该文对永久散射体干涉测量技术中整体基线网络布设及基线边信息存储算法开展研究。采用附有距离限制原则的Delaunay三角形布设方法,可有效剔除长距离基线边和低质量永久散射体点;利用邻接矩阵模型算法进行基线边信息存储,可实现重复边的检测,进而提高运算效率。利用河南地区PALSAR影像中提取出的永久散射体点及预先安装布设的角反射器点进行整体基线网络布设及信息存储试验,结果表明获取的地表线性速率精度达到2mm/a,可为永久散射体干涉测量变形监测中差分函数相位模型的建立提供必要前提,为研究区域时间序列变形结果的反演提供有利保证。     

基于SAR干涉点目标分析技术的城市地表形变监测

通过深入研究干涉点目标的相位模型,提出基于空间搜索的邻近点目标干涉相位差解缠方法,用以计算点目标的地形残差和线性形变,以及分离点目标大气延迟相位和非线性形变相位的时空域滤波方法,解决干涉点目标分析中的关键问题.最后,以苏州地区地表沉降监测为应用试验,利用形成的SAR干涉点目标形变信息提取技术,获取苏州市区1992-2002年间的地表沉降信息.研究结果与已有文献记录保持比较好的一致性,证明SAR干涉点目标技术完全可以发展成为应用于城市地表形变监测的实用化技术.

Abstract：

Interferometric point target analysis (IPTA) is one of the latest developments in radar interferometric processing. It is achieved by analysis of the interferometric phases of some individual point targets, which are discrete and present temporarily stable backscattering characteristics, in long temporal series of interferometric SAR images. This paper analyzes the interferometric phase model of point targets, and then addresses two key issues within IPTA process. Firstly, a spatial searching method is proposed to unwrap the interferometric phase difference between two neighboring point targets. The height residual error and linear deformation rate of each point target can then be calculated, when a global reference point with known height correction and deformation history is chosen. Secondly, a spatial-temporal filtering scheme is proposed to further separate the atmosphere phase and nonlinear deformation phase from the residual interferometric phase. Finally, an experiment of the developed IPTA methodology is conducted over Suzhou urban area. Totally 38 ERS-1/2 SAR scenes are analyzed, and the deformation information over 3 546 point targets in the time span of 1992-2002 are generated. The IPTA-derivecl deformation shows very good agreement with the published result, which demonstrates that the IPTA technique can be developed into an operational tool to map the ground subsidence over urban area.     

基于时序InSAR技术监测大桥历史形变

2019-06-14,河源市源城区东江大桥第三跨第二桥墩以及第四跨第三桥墩出现了垮塌,此次事故造成了人员伤亡和重大经济损失.为了分析此次灾害事故发生发展的成因,本研究获取了Sentinel-1A雷达卫星2018年12月至2019年6月的历史影像数据,基于时序InSAR技术手段处理得到了该监测时间段内的历史形变信息.研究...     

利用地面三维激光扫描进行桥梁挠度变形分析

针对常规桥梁挠度变形分析方法仅能获取有限数量离散监测点的几何变形,且存在自动化程度低、效率低、局限性大的问题,本文提出了一种基于点云数据的桥梁挠度变形分析方法。首先通过地面三维激光扫描仪获取桥梁变形体上的点云数据,经过精确配准,获取可靠点云数据。然后利用滑动窗口法得到桥梁线形,并通过两期线形叠差分析得到桥梁挠度变化。最后以跨度40 m+65 m+40 m的连续钢构桥实体工程为试验对象,利用本文方法发现该桥梁存在最小值为8 mm、跨中最大值为17.5 mm、平均值为14.9 mm的挠度变形。结果表明,该方法理论严密、计算效率高、简单实用。研究结果对三维激光扫描技术在变形监测领域的深度应用有重要借鉴意义。     

基于时间序列分析的桥梁变形监测预报研究

时间序列分析方法对短期建筑物变形预报具有较高的模型拟合及预报精度.本文从时间序列预测算法原理出发,阐述了使用此方法对所获得的桥梁变形监测数据进行模式识别、模型建立及预报的过程,并利用MATLAB实现了编程代码.通过对某桥梁变形监测预报的应用表明,该方法实用性较强,可以及早为桥梁变形做出预警,以避免或减少灾害的发生..     

城市CORS参考站稳定性监测与区域地表变形分析

以常州市CZCORS监测网的数据处理为例,探讨城市CORS参考站稳定性监测的方法,对比分析不同参考框架和变形监测基准对计算参考站三维位移结果的影响.利用CZCORS监测成果,建立精确的城市水平位移速度场,并对区域地表垂直位移变化规律进行分析,给出一些有益的结论和建议.     

结合SBAS技术的鲁西南地区地面沉降监测

利用2016年8月—2017年8月的14景Sentinel-1雷达影像,采用小基线集（SBAS）技术,提取了鲁西南地区地面沉降信息,并结合公路和铁路等专题数据开展了沉降影响分析。研究结果表明：鲁西南地区地面沉降严重且覆盖范围较大,最大沉降漏斗位于郓城县主城区,沉降速率达-134.06 mm/a;同时地面沉降对铁路有一定影响,特别对公路影响较大;并与水准测量数据进行对比,验证了SBAS用于沉降监测的准确性和时效性。     

基于ARIMA模型的边坡变形分析与预测

详细论述了时间序列分析中的平稳性分析、模型识别、模型评价和模型预测的过程,建立自回归滑动平均求和(ARIMA)模型对2016年6月29日-2017年10月4日共计461 d的边坡监测数据进行时间序列分析和预测。结果显示:利用ARIMA模型对边坡观测数据进行时间序列分析具有可行性,并能取得较好的效果,研究成果可为工程施工和防灾减灾提供技术参考。