联合升降轨Sentinel-1A监测攀枝花机场高边坡二维形变

采用Sentinel-1A升降轨影像基于小基线集合成孔径雷达干涉测量(SBAS-InSAR)技术获得了升降轨的LOS向形变速度场,结合降水量数据分析形变区在夏季降水量充沛时期滑动速率明显增加。为了更好地揭示形变区滑动方向,进一步联合升降轨LOS向形变速度场解算攀枝花高边坡沿坡面向和垂直坡面向的二维形变,得到不同形变区的主要滑动特征,结果显示,形变区Ⅰ主要在沿坡面向上滑动,形变区Ⅱ在沿坡面向和沿垂直坡面向均有较大滑动。     

利用附加系统误差参数的升降轨InSAR-GPS数据融合方法建立三维形变场

针对合成孔径雷达干涉测量技术（interferometric synthetic aperture radar,InSAR）监测形变时高空间分辨率的优势以及GPS监测数据高精度、高时间分辨率的特点,对升、降轨InSAR与GPS数据融合获取高精度的三维形变场的方法展开研究。提出以高精度的GPS观测值为约束,对升、降轨InSAR观测方程分别添加一个跟点的位置有关的系统误差函数,以对InSAR数据中残留的系统误差进行修正,减弱或消除系统误差的影响。模拟数据和实测数据表明,该方法能够有效地补偿不同轨道InSAR数据与GPS数据间的系统误差影响,且计算简单;采用附加系统误差参数的升、降轨InSAR-GPS综合形变分析模型建立的三维形变场具有更高的精度。     

升降轨Sentinel-1数据在滑坡形变识别中的适用性研究

针对采用合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术开展滑坡灾害大区域调查和普查时,Sentinel-1雷达数据源升降轨模式难以恰当选用,或应用场景不适宜,从而否定InSAR技术在滑坡形变识别及监测的优势等问题,本文采用时序InSAR技术,结合升降轨的Sentinel-1雷达数据源,开展不同坡向滑坡形变的识别,研究Sentinel-1雷达数据源升降轨道模式在不同坡向滑坡灾害形变识别与监测中的适用性情况,分析Sentinel-1雷达数据源不同轨道模式对不同坡向滑坡识别与监测的优势。研究结果表明,Sentinel-1雷达数据源对大型及以上的滑坡灾害进行InSAR滑坡表面形变识别及监测结果较佳;Sentinel-1降轨数据源更适用于识别和监测西坡向、南坡向的滑坡,Sentinel-1升轨数据源更适用于识别和监测东坡向的滑坡;采用Sentinel-1升降轨数据联合的方式,更有利于东、西、南坡向滑坡识别和监测,可以更全面识别潜在滑坡灾害。     

升降轨InSAR与GPS数据集成反演西安形变场

根据InSAR观测量对南北向形变不敏感的特点,将内插GPS数据得到的南北向形变场信息和InSAR监测数据进行集成和融合解算,提取三维形变场。该方法有效避免了因直接忽略南北向形变而带来的精度影响问题,较好地改善了垂向形变场的反演精度。以西安市作为研究区域,融合EnviSat ASAR、ALOS PALSAR及GPS数据,反演西安市2009—2010年在东西向和垂向的绝对的年平均形变速率场(形变场),并与11个水准监测结果进行比对,发现融合反演法不仅能提供三维形变场,而且反演的垂向精度明显优于忽略南北向形变后的反演形变结果,从而对西安市地表形变有更深入的认识。     

基于多源InSAR数据的三维地表形变解算方法研究

随着不同成像参数SAR卫星不断发射升空以及新的InSAR技术不断出现,同一地区可以获取多尺度、多源、异质的InSAR地表形变监测数据。将这些多源InSAR地表形变监测数据作为观测量,实际三维地表形变作为未知参数,建立模型并解算,实现东西、南北和垂直向地表形变监测,为地质灾害预报及监测提供更全面的基础资料。本文以InSAR三维地表形变解算为核心研究内容,针对大梯度、轨道和地形、粗差等因素对解算精度的影响,利用现代测量数据处理理论和方法,消除或抑制上述因素导致的各类噪声,实现多源InSAR数据的三维地表形变高精度解算。     

西藏改则地震升降轨同震形变场特征分析与破裂模式

通过升降轨ASAR数据的获取与差分干涉处理,获取了西藏改则地震的双视线向同震形变场信息。对升降轨同震形变场的特征分析表明,改则地震主、余震均表现为典型的正断裂破裂模式,并先后形成了东、西两条规模不同的走向NE、倾向NW的正断层破裂带(可能未出露地表),以及西北盘的东、西两个沉降形变中心。从干涉条纹的切割关系判断,东沉降形变中心可能受2008年1月9日Ms 6.9级主震的控制,西沉降形变中心可能受2008年1月16日Ms 6.0级余震的控制。Ms 6.9级主震形成东南盘隆升与西北盘沉降的总体格局;Ms 6.0级余震使西北盘余震震中及以西部位进一步沉降,造成西沉降中心沉降形变量大于东沉降中心。升降轨同震形变场的获取为进一步的震源参数模拟与三维形变场解算提供了更好的约束条件与信息。     

基于升降轨ASAR的于田Ms 7.3级地震同震形变场信息提取与分析

升降轨干涉测量可以更好地反映地震同震形变场特征。利用欧空局ASAR数据通过二轨法差分干涉测量提取了新疆于田县Ms 7.3级地震升降轨同震形变场信息。结果显示:升轨同震形变场最大视线向(LOS)隆升形变量约+13.3 cm,沉降形变量约-83.9 cm;降轨同震形变场最大LOS向隆升形变量约+36.5 cm,沉降形变量约-66.5 cm。于田地震以NNE向正断层破裂为主,并伴随左旋走滑运动,西北盘为正断层破裂的上盘(沉降盘),东南盘为正断层破裂的下盘(隆升盘)。升降轨同震形变场存在一定差异,但其变化趋势与特征非常相似,其差异主要是由于两种不同观测模式所造成的。     

基于配准偏移量的InSAR基线估计

根据SAR干涉测量原理,以配准偏移量为观测值,采用非线性最小二乘迭代法对干涉对的基线进行估计,并以ENVISAT卫星在西藏地区获取的两景SAR数据为例,对此基线估计算法进行实验验证。结果表明,该算法能有效地估计基线,减小轨道不精确带来的误差,在一定程度上提高InSAR生成DEM的精度。     

准二维控制场的建立及其应用

介绍了建立准二维控制场的详细过程和准二维控制场至虚拟真二维控制场的变换及其数学模型．分析了摄站点坐标误差对此变换的影响，提出了建立数字畸变模型和使用此模型对像点各类畸变进行总体改正的新理论。     

升降轨PSInSAR观测反演沉降与水平向位移试验

In SAR观测的解算值为雷达视线向形变量,在具备多个方向独立观测的条件下可利用最小二乘方法反演垂直、东西甚至南北方向的形变量。由于难以同时获取上下、东西和南北3个方向上的独立观测值,因而可利用升降轨模式实现对垂向和东西方向移动量的估计。以PSIn SAR监测所获取的形变速率为观测值,利用二维简化模型求解地面沉降量和东西方向移动量。结果表明,研究区形变以沉降为主,水平方向移动微小,证明了升降轨PSIn SAR在地面沉降中的适用性和可靠性。     

Deriving 3D coseismic deformation field by combining GPS and InSAR data based on the elastic dislocation model

The density of GPS measurements is usually one of the key issues in resolving 3-D coseismic deformation field from integrating GPS and Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) measurements with pure mathematic interpolation methods An approach that combines the elastic dislocation model with the Best Quadratic Unbiased Estimator (BQUE) or a robust estimation method named IGG (Institute of Geodesy and Geophysics) is proposed to reconstruct 3-D coseismic deformation field, in which only a small amount of GPS data is needed to produce a reasonable initial 3-D coseismic deformation. Then the BQUE and IGG are used to weight the InSAR and GPS measurements to avoid computational issues caused by the negative variance problem and to decrease the impact from gross errors. The Wenchuan earthquake is used to test the proposed method. We find that the developed method makes it possible to use only a few GPSs and InSAR data to recover the 3-D coseismic deformation field, which offers extensive future usage for measuring earthquake deformation, particularly in some tectonically active regions with sparse GPS measurements.     

风云三号C星微波成像仪升降轨偏差问题分析及订正

风云三号(FY-3)的微波成像仪(MWRI)能够全天候获取全球大气水汽含量、云雨参数及海面温度等的空间分布,并可为数值天气预报提供初始场信息进而提高天气预报的准确性。但FY-3C MWRI O-B(O是卫星观测亮温,B是数值天气预报模式模拟亮温)偏差结果存在较大升降轨差异,严重制约了遥感信息的正确提取以及在数值天气预报模式中的业务同化应用。本文通过分析定标方程各参数:定标黑体物理温度、热反射镜背瓣亮温、热反射镜物理温度、冷空反射镜物理温度、接收通道温度、黑体观测计数值、冷空观测计数值、定标斜率、定标截距,并对定标方程各项进行敏感性分析,找出了引起MWRI升降轨偏差的主要原因是热反射镜的发射率异常增大引起的。经过不断调整MWRI的热反射镜发射率,使升轨O-B与降轨O-B的概率分布逐渐重合,初步估算了热反射镜发射率。本文的订正方法可指导未来仪器的发展,并为直接同化MWRI辐射数据提供了条件。     

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...     

Vector-based approach for combining ascending and descending persistent scatterers interferometric point measurements

The combination of ascending and descending persistent scatterers interferometric (PSI) data by means of resampling and/or spatial interpolation, separately for each synthetic aperture radar geometry, is a commonly followed procedure, limited though by the reduced spatial coverage and the introduced uncertainties from multiple rasterization steps. Herein, an alternative approach is proposed for combining different PSI line-of-sight observables in the vector domain, based on the geographic proximity of PS point targets. In the proposed nearest neighbour vector approach all necessary analysis steps are performed by means of attributes transfer and calculations between features geodatabases, prior to any rasterization. By increasing the number of input point vectors during subsequent interpolation, the overall error budget coming from spatial interpolation is being reduced. The advantages of the proposed vector-based approach compared to the commonly used grid-based procedure are being demonstrated using real data.     

基于相关匹配和最大谱图像配准相结合的InSAR复图像配准方法

InSAR复图像配准是合成孔径雷达干涉3维成像技术中的重要步骤之一。为了获得高精确度的测量结果，要求两幅复图像之间配准达到亚像素级配准精确度。提出了一种将相关匹配和最大谱图像配准相结合的配准新方法。在相关匹配进行粗配准的情况下，通过插值所选控制点的值，并采用最大谱图像配准方法以亚像素单元进行精配准，其配准精确度达到亚像素级。实验结果证实了所提出方法的有效性。     

利用稀少卫星影像控制点生产1:10 000 DOM——以阿拉善盟测区为例

青藏铁路沿线地表受多年冻土的影响会产生抬升和沉降,形变监测对于其安全运行至关重要。本文采用41景C波段Sentinel-1A升轨数据,结合均匀网格划分子区域的方法,探测分布相对均匀的永久散射体,以作为SBAS InSAR技术的地面控制点,对青藏线羊八井站至乌玛塘站段铁路及其沿线地表进行形变监测。试验结果表明,该段铁路年形变速率范围为-8~2 mm/a,该区域形变受周围冻土的影响随季节呈周期性变化;SBAS InSAR技术和本文的PS-SBAS InSAR技术在同名点形变趋势与形变程度方面的对比结果保持一致性,进一步说明了本文方法的可靠性。     

青岛胶州湾跨海大桥InSAR形变数据分解和信息提取

本文以青岛市胶州湾跨海大桥为研究对象,针对2014-01—2016-03 PS-InSAR技术测得的形变数据进行信息深度挖掘。在数据处理过程中,首先引入形变随季节变化及形变随温度变化的两种新模型,然后分别采用传统线性模型和这两种模型对PS点形变数据进行了分解,通过对比3种模型与实测形变数据的匹配程度,评估不同模型在桥梁分析过程中的性能。数据分析结果证实,随季节变化的周期型形变是桥梁主要形变,进而线性—周期模型的分析效果最好。同时,基于桥梁某区间的数据,重点分析了该区间内形变信息沿桥梁纵向的剖面图,并结合桥梁结构信息,对伸缩缝两侧PS点的形变特征及成因进行重点讨论。实测数据分析证实了InSAR技术具备监测桥梁微小形变信息的能力。在未来应用过程中,它能对桥梁形变风险进行早期识别,提前对风险桥梁及其风险区域进行预报,并为风险成因分析提供测量数据,最终为城市桥梁风险管理提供技术支持。     

单幅干涉图像提取震间形变场模拟研究

针对活动断层震间InSAR形变场提取中存在SAR观测数据不足、轨道误差难以合理去除的问题,该文进行了利用单幅InSAR图像提取震间形变场的模拟研究:考虑到InSAR图像中轨道误差和震间形变场的空间分布特征,利用一次多项式模型和深部滑动模型模拟了100组叠加的InSAR形变场;然后采用直接恢复震间形变场、先分离轨道误差再恢复震间形变场、一步法分离轨道误差与恢复震间形变场3种方法对模拟的震间形变场进行了恢复实验。结果表明,基于单幅InSAR图像,利用一步法能够较为准确地恢复震间形变场。     

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..