基于RSI的GPS坐标时间序列瞬态地壳形变信号探测

提出了利用RSI的瞬态地壳形变信号探测方法,并将其应用于北美洲卡斯卡迪亚古陆俯冲带区域的部分GPS连续跟踪站的时间序列的瞬态形变探测中。研究结果表明：RSI方法能有效探测各序列中的瞬态形变,且能获得瞬态形变发生的开始时间、结束时间、持续时间和滑移量;与未使用偏移改正的序列相比,使用瞬态偏移改正得到的残差时间序列方差显著减小。     

基于二维形变场的地基SAR精度验证与分析

地基SAR(synthetic aperture radar)可实现高精度的小区域性连续形变监测。为研究其形变探测能力与精度,建立了一套精度验证平台和系统。在楼顶布设不同位置分布的角反射器,并采用步进平台控制角反射器模拟不同数值形变,形变角反射器与稳定点及楼顶表面构成小区域二维形变场,利用IBIS-L(image by interferometric system-landslides)系统完成形变监测与分析。实验结果表明,当角反射器发生毫米级形变时,地基干涉雷达IBIS-L系统形变探测平均精度为0.27 mm,而角反射器发生亚毫米级形变时,其形变探测平均精度为0.11 mm;该系统可以实现小区域性的亚毫米级形变探测,对于缓慢微小变化,其具有更好的形变探测能力与可靠性。     

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。     

地基合成孔径雷达的边坡形变监测应用研究

针对露天矿开采过程中边坡发生形变导致失稳的问题,使用地基合成孔径雷达对矿坑边坡进行形变监测.基于小基线集技术,该文提出以PS点相位相干系数的均值作为子集划分的参考指标,并提出在子集内采用粗差探测技术对PS点进行时间维解缠,有效削弱了子集内的大气延迟影响并防止了解缠误差在空间域的传递.通过首云铁矿边坡形变监测实验,结果表明:该文提出的方法能有效处理GB-SAR边坡连续监测数据,能够获取露天矿边坡PS点在监测期的时间序列形变,该方法在边坡稳定性监测方面具有实用性.     

地基真实孔径雷达GPRI的精度验证与分析

GAMMA便携式雷达干涉仪（GPRI-Ⅱ）是一款新型地基真实孔径雷达,可对小范围形变区域进行实时连续监测并探测高频形变。为验证其形变监测精度,本文利用6个角反射器和2个手动位移平台设计了6组试验,分析了GPRI-Ⅱ毫米级和亚毫米级形变探测能力。试验结果表明,通过控制点校正后,探测毫米级形变的中误差小于0.1 mm,探测亚毫米级形变的中误差小于0.05 mm。GPRI-Ⅱ可以对小范围形变区域实现毫米级甚至亚毫米级的观测精度。     

ALOS-2数据成像条件对地灾形变区探测的影响分析

InSAR技术是探测地面形变的重要手段。然而利用InSAR技术对地面形变进行探测过程中极易受到各类去相干源的影响,其中成像条件是引起去相干最重要的因素之一。成像条件主要包括时空基线、波长、入射角、升降轨和地表粗糙度、介电特性、大气条件等。本文定量分析了不同拍摄条件对形变区探测的影响,并采用四川茂县的31景ALOS-2数据进行了试验分析,影像共构成106个有效干涉对。试验结果表明,当空间基线小于107 m时,60%以上的数据可成功探测到形变;时间基线越大,能够探测到的形变区越少,两者呈幂函数关系;其他成像条件对形变区探测也会产生不同的影响。因此在形变探测过程中,应该在确保相干性的前提下采用尽量短的空间基线,同时确保合适的时间基线,并综合考虑其他成像条件的影响。本文为成功探测形变区提供了基本的技术指标。     

顾及大气误差和相位解缠误差的LiCSBAS方法对高山峡谷地区地质灾害的探测

针对目前时序分析数据预处理耗时量大及高山峡谷地区单轨道探测地质灾害存在的弊端,本文以东川小江沿线高山峡谷地区为研究对象,利用时序LiCSBAS方法和联合二维形变分解对高山峡谷地区地质灾害进行探测,探究利用LiCSAR和GACOS产品解决处理时间过长、控制大气延迟、相位解缠误差在实际应用中的效果。试验结果表明：(1)利用LiCSAR和GACOS产品能大大加快数据处理效率和降低大气延迟对形变结果的影响;(2)环闭合相位能够有效识别出均方根值大于定义阈值的有问题的环路;(3)联合升降轨获取一维视线向形变并进行二维分解,得到垂直向和东西向的形变,综合各形变信息,引入高分辨率光学影像,共探测出6处地质灾害区。通过试验验证了本文方法在高山峡谷地区地质灾害探测结果的准确性及优势,为政府部门监测及探测高山峡谷地区地质灾害的发生提供了一种有效、快速的探测手段。     

改进的PS探测方法及其应用

提出一种改进的永久散射体PS(Persistent Scatterer)探测方法,首先基于时序SAR影像的振幅信息,利用振幅和振幅离差指数双阈值法获取PS候选点,然后根据干涉相位空间相关性,对所有候选点进行相位稳定性分析,筛选出既满足雷达反射强度高、又符合散射稳定性要求的真实PS点,最后基于所选PS点提取形变信息。选取上海市局部区域作为实验区,以16幅TerraSAR-X(TSX)影像为数据源,进行PS探测和形变信息提取。结果表明,相比于已有的PS探测方法,本文方法能够更准确、可靠地识别出时序SAR影像中的PS点。形变结果显示,研究区域内最大沉降速率为-51mm/a,平均沉降速率为-15.8mm/a,以水准实测数据进行检核,验证了基于改进的PS探测方法进行地表形变信息提取结果的可靠性。     

永久散射体网络建模及地表形变与大气影响分析

为了更有效、更可靠地探测地表线性和非线性形变,估计SAR成像时的大气影响,本文提出了基于优化永久散射体网络的邻域差分建模方法,详细讨论了PS组网、网络优化以及估计地表形变与大气影响等参数的数学模型与计算过程,并基于Matlab环境编程实现了这一方法.最后以上海陆家嘴地区为例,选取26幅ERS-1/2卫星SAR影像进行实验,探测出实验区在1992-2002年间的线性形变速率、非线性形变量、总的区域形变场及各成像时刻的大气影响值,与地面观测结果具有较高的一致性.实验结果表明,本文提出的PS邻域差分建模方法是可行的.相应的计算程序是可靠的.     

基于永久散射体雷达差分干涉测量的城市地面沉降研究——以上海地面沉降监测为例

基于永久散射体雷达差分干涉测量技术,提出探测水久敞射体的振幅信息双阈值方法,研究上海陆家嘴地区在1992～2002年的地面沉降,获得该地区的线性和非线性沉降量以及区域沉降场,证实了地表形变在1 km范围内具有强相关性.结果显示陆家嘴地区在1992～2002年间的线性沉降速率为13.2 mn/a,总体半均沉降速率为16.8 mm/a,与实测结果之间具有较高的一致性.研究表明,PS-DInSAR技术不仪可有效探测地表离散目标的线性形变,还可探测其非线性形变以及获取地表区域形变场,并且可监测地表形变的时序变化过程.除了可用于城市沉降监测外,PS-DInSAR技术还可用于地震、火山、滑坡等地质灾害的监测.     

经验模式分解的尺度阈值滤波在变形分析中的应用

本文将信号处理领域的经验模式分解算法应用于变形信息的提取中,通过引入阈值函数,建立了基于经验模式分解的尺度阈值滤波模型,采用优化模型确定了经验模式分解的次数。分别通过模拟试验和实测数据与小波阈值法和多项式拟合法进行了比对,分析表明:在低噪声情况下,三种方法都有一定的滤波效果;在高噪声情况下,经验模式分解的尺度阈值滤波法具有与小波阈值去噪法相等的精度,而且瞬时强噪声识别能力更好,优于多项式拟合法。     

基于BDS三频信号的大变形提取算法研究

提出了一种利用北斗卫星导航系统(BDS)三频载波相位信号提取大变形量的单历元算法.该算法基于监测点变形前坐标,采用BDS三频信号构建的超宽巷组合利用无整周问题的数据处理策略求取变形粗略值,通过宽巷及L1原始观测值逐步精化求得精确的变形信息.采用变形监测试验平台的一组实测变形数据进行测试,验证了本文算法的可行性.     

古近系半成岩地铁车站深埋隧道矿山法施工变形规律

本文以南宁轨道交通3号线青秀山站为例,研究了古近系半成岩地铁车站深埋隧道矿山法施工变形规律及施工方法,设计了专项监测方案,对矿山法大断面施工的各项监测数据进行分析研究,重点分析了CD法和三台阶法等不同工法的初支结构变形情况。研究表明,做好地下水的控制可以保障深埋隧道安全开挖和控制周边环境变形;CD法和三台阶法在古近系半成岩粉砂岩、泥质粉砂岩,局部粉（细）砂岩等地层中均可以满足初支结构变形要求;CD法和三台阶法均可以选择的情况下,三台阶法更为经济。     

顾及地形因素的卡尔曼滤波相位解缠算法

相位解缠是InSAR进行数字高程模型提取和地表形变测量的关键步骤.提出一种顾及地形因素的卡尔曼滤波相位解缠算法.该算法通过在卡尔曼滤波的状态空间模型中引入与地形因素相关的输入控制变量来实现.由于干涉条纹直接反映地形的变化起伏,局部条纹频率与局部地形坡度密切相关,考虑采用局部条纹频率估计作为输入控制变量.在局部频率估计中...     

基于区域生长的遥感影像河流提取

通过对遥感影像中河流光谱特征的研究,提出了一种基于区域生长的遥感影像河流提取方法。该方法首先根据遥感影像生成灰度图像,选取河流生长初始区域,设置生长范围和生长阈值,通过区域生长得到河流边界,剔除河流内部"孤岛"并对边界细化,最后生成矢量文件。本文使用具有不规则河流边界的Landsat8遥感影像作为实验对象,验证方法的可行性和有效性。     

Research on the deformations in Qinghai-Tibet plateau and its margins by inverting seismic moment tensors and GPS velocities

We have determined approximate average rates of deformation in the Qinghai-Tibet plateau and its margins from the GPS data for last 10 years and the moment tensors from earthquakes between 1900 and 1999. We also determined the strain rate (seismic strain rate) associated with the seismic deformation using 254Mω≥5.0 earthquakes, and estimated the shortening and extension rates for every block in the area as well. We also estimated the strain rate (geodetic strain rate) by 80 GPS sites’ velocity vectors and analyzed characteristic of kinematics by two kinds of strain rates and discussed earthquake potential in the area. As a result, the deformation rates from seismic moment tensors and from GPS velocities are basically agreed with each other. It is feasible to analyze seismic risk by comparing geodetic strain rate with seismic strain rate based on the opinion that strain energy will be released through earthquake. It is concluded that there is no strong earthquake potential (>M7) in the Qinghai-Tibet plateau and its margins, but there is earthquake potential (>M5) in middle Tibet in a few years.     

Pseudo-Satellite Applications in Deformation Monitoring

In this article, three general classes of potential pseudolite applications for deformation monitoring are described. The first is GPS augmentation with pseudolite(s), which is suitable for circumstances such as urban canyons, or for monitoring in valleys and deep open-cut mines. The second is indoor applications of pseudolite deformation monitoring systems. Pseudolite arrays can, in principle, completely replace the GPS satellite constellation. This could extend the “satellite-based” deformation monitoring applications into tunnels or underground, where GPS satellite signals cannot be tracked. The last case is an inverted pseudolite-based deformation monitoring system, where a “constellation” of GPS receivers with precisely known “orbits” track a mobile pseudolite. The system consists of an array of GPS receivers, the base reference pseudolite, the mobile pseudolite, and a central processing system. However, in the case of such pseudolite-only or hybrid pseudolite-GPS deformation monitoring systems, some additional issues need to be addressed. These include multipath, atmospheric delay effects, and pseudolite location-dependent biases. To address deformation monitoring applications, some practical procedures to mitigate or eliminate their influence are suggested. Some experiments were carried out using NovAtel GPS receivers and IntegriNautics IN200CXL pseudolite instruments. The experimental results indicate that the accuracy of the height component can indeed be significantly improved – the RMS of the vertical component has been reduced by a factor of 4, to the same level as the horizontal components. Their performance will be demonstrated through case study example. ? 2002 Wiley Periodicals, Inc.     

IPTA监测圣佩德罗湾港口地表时序沉降

常规D-InSAR技术已成功应用于由于火山、地震等引起的地表形变监测,然而受时间失相干和大气延迟等影响,该技术监测地表沉降形变的精度只能达厘米级。本文以美国圣佩德罗湾港口为研究对象,采用干涉点目标分析(IPTA)技术,选用二维线性相位模型对时序差分干涉相位图迭代回归分析,逐次去除大气延迟、DEM误差以及噪声等的影响,最终提取出准确可靠的形变序列相位信息。结果证明IPTA技术对长期微小的地壳累积形变探测具有广阔的应用前景,而且IPTA技术在实现效率和数据存储方面都优于常规的PS-InSAR。     

建筑变形测量结果的不确定度评定探讨

探讨了在建筑变形测量成果中引入不确定度评定的必要性,提出了一种不确定度评定的参考方法,包括变形量的概率分布特征、评定的参数设定、实际评定方法等,最后给出了一个评定示例。     

异常形变检测方法探讨

在讨讼以往方法的基础上,将拟准检定法拓展用于发现异常形变。该方法直接以真误差为研究对象,避免了其他方法以最二乘残差及其函数为研究对象的缺点。最后通过一个算例,简单介绍了拟准检定法检测异常形变的实施过程。