城市地表形变的双极化Sentinel-1数据极化时序InSAR技术监测

利用双极化Sentinel-1数据有望得到较单极化数据更好的城市地表形变监测结果。以典型受地表沉降灾害影响的两座超大城市（墨西哥的墨西哥城和中国北京市）为研究区,分别基于长时序单、双极化Sentinel-1数据,利用时序合成孔径雷达干涉测量（interferometric synthetic aperture radar, InSAR）技术和极化时序InSAR技术对两城市近年地表形变进行监测研究。结果表明,利用双极化Sentinel-1数据对干涉图进行极化优化后,干涉图相位质量得到提升,高质量像元比例明显增加。使用双极化数据后,形变监测点密度有显著提升,相比于单极化数据结果,墨西哥城和北京市监测点密度分别提升88%和50%;更高的监测点密度使部分区域双极化数据反演地表形变的准确性更高。与单极化Sentinel-1数据相比,利用双极化Sentinel-1数据进行城市地表形变监测可得到监测点密度更高、可靠性更好的结果。     

永久散射体干涉测量技术在首都机场的应用

采用永久散射体干涉测量技术,结合2003—2009年间28幅Enviast卫星的ASAR影像,分两次监测首都机场地面沉降情况。试验结果表明,首都机场及其附近区域存在着地表形变。在监测的时间区间内,T1、T2航站楼有下降趋势,年均形变量约为10 mm;T3航站楼有上升趋势,且呈现出不均匀状态。     

永久散射体雷达干涉测量技术

论述了永久散射体干涉测量(permanent scatterer interferometry, PSI)产生的背景和基本原理,并介绍了其应用实例,讨论了PSI的技术特点和今后的发展方向。     

PS-InSAR技术对上海高架路的沉降监测与归因分析

上海市高架道路是上海市重大基础设施工程之一,跨越11个行政区,打通了城市交通脉络。为保证其安全运营和可持续发展,利用高分辨率永久散射体雷达干涉测量技术对高架路进行沉降监测,沉降结果与同期水准数据基本保持一致,最大误差不超过3 mm/a。进一步联合高架路的结构特性、运营车辆的动荷载情况、高架路施工进程,分析了提取的高架路沉降的空间分布情况以及时间演化行为。多因素的归因分析结果表明,上海市高架道路沉降格局与周边区域地面沉降密切相关,同时与高架道路自身荷载和运营车辆动荷载、高架道路建成时间有关。     

基于PSInSAR技术的澳门地表沉降研究

PSInSAR技术为克服相位失相关和大气延迟提供可能,为提高形变监测的精度展示很好的前景。介绍利用澳门地区的数据进行地表沉降探测实验,利用29幅Envisat的SAR数据,建立时间序列差分干涉图。通过对研究区域的64 480多个PS点的计算,从2003年到2010年,该地区的平均沉降速度达到2.1mm/y,与精密水准测量具有较高的一致性。     

Hybrid conventional and Persistent Scatterer SAR interferometry for land subsidence monitoring in the Tehran Basin,Iran

Excessive groundwater extraction has caused land subsidence in a large rural area located southwest of Tehran, Iran. We used radar images to estimate the temporal and spatial variation in the magnitude of the subsidence. Due to the large perpendicular baselines and rapid temporal decorrelation of the available data, the application of conventional synthetic aperture radar interferometry (InSAR) to monitor the deformation was not possible. Instead, we applied a recently developed Persistent Scatterer InSAR (PSI) method but found that displacements were underestimated in some areas due to high deformation rates that cause temporal aliasing of the signal. We therefore developed a method that combines conventional InSAR and PSI to estimate the high deformation rates in the southwestern Tehran Basin. We used rates estimated from conventional small temporal baseline interferograms to reduce the likelihood of aliasing and then applied PSI to the residual phase. The method was applied to descending and ascending ENVISAT ASAR images spanning from 2003 to 2009. Mean line-of-sight velocities obtained from both orientations that were further decomposed into horizontal and vertical deformation components were highly compatible with each other, indicating the high performance of the applied method. The mean precision of the estimated vertical component is 2.5 mm/yr. We validated our results using measurements from a continuous GPS station located in one of the subsiding areas. The results also compare favourably with levelling data acquired over a different time interval. Finally, we compared the estimated displacements to hydraulic head variations and geologic profiles at several piezometric wells. We found that the geology is the most important factor controlling the subsidence rate in the southwestern Tehran Basin, regardless of the water level decline.     

Integrating geotechnical and SAR data for the monitoring of underground works in the Madrid urban area: Application of the Persistent Scatterer Interferometry technique

The Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar (DInSAR) is a powerful deformation control technique for civil engineering applications. However, the performance definition and limitations of the technique in tunneling works are far from being standardized. This work presents a thorough validation effort of the applicability of the Persistent Scatterer Interferometry (PSI) technique to the Madrid’s M-30 tunneling works. A set of 26 Envisat images, covering from August 2003 to April 2008, were processed with two PSI techniques and the results were validated with on-ground measurements from leveling benchmarks and strips. The comparison of the deformations of more than 1500 control points has led to a global deformation difference of 2.6 mm RMS and 3.5 mm RMS with a coverage of the area of interest with persistent scatterers of 65% and 34% for the two PSI algorithms used. The limitations of the PSI technique when using SAR missions with low revisit time were shown. PSI has proven the potential to complement on ground monitoring techniques in tunneling works as soon as the limitations are overcome.     

Spatial-Correlation Based Persistent Scatterer Interferometric Study for Ground Deformation

Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR), nowadays, is a precise technique for monitoring and detecting ground deformation at a millimetric level over large areas using multi-temporal SAR images. Persistent Scatterer Interferometric SAR (PSInSAR), an advanced version of InSAR, is an effective tool for measuring ground deformation using temporally stable reference points or persistent scatterers. We have applied both PSInSAR and Small Baseline Subset (SBAS) methods, based on the spatial correlation of interferometric phase, to estimate the ground deformation and time-series analysis. In this study, we select Las Vegas, Nevada, USA as our test area to detect the ground deformation along satellite line-of-sight (LOS) during November 1992–September 2000 using 44 C-band SAR images of the European Remote Sensing (ERS-1 and ERS-2) satellites. We observe the ground displacement rate of Las Vegas is in the range of ?19 to 8 mm/year in the same period. We also cross-compare PSInSAR and SBAS using mean LOS velocity and time-series. The comparison shows a correlation coefficient of 0.9467 in the case of mean LOS velocity. Along this study, we validate the ground deformation results from the satellite with the ground water depth of Las Vegas using time-series analysis, and the InSAR measurements show similar patterns with ground water data.     

基于平滑样条的PSInSAR大气效应分离研究

永久散射体技术（permanent scatterers interferometric synthetic aperture radar,PSInSAR）通过提取时间维高相干点,根据各类信息的时空统计特性实现PS（persistent scatterers）点相位分量的分离,获得高精度地表形变监测结果。大气效应作为影响干涉测量精度的最主要误差源,可以通过经典滤波器分别在时间维和空间维滤波处理予以消除。在StaMPS（stanford method for persistent scatterers）技术体系中,大气效应分离时还保有全部的沉降信息。当地表形变速率较大时,大气效应和沉降信息的频谱重合度较高,经典滤波器无法将二者有效分离。通过平滑样条滤波分离大气效应和形变信息,采用广义交叉验证方法获取形变信息的最优估计值,可抗拒解缠错误引起的相位跳变干扰。最后根据模拟数据和ASAR（advanced synthetic aperture radar）数据对比分析高斯滤波和平滑样条滤波分离大气效应的效果,验证平滑样条方法的有效性。     

使用全站仪进行滑坡监测的精度分析

使用全站仪对滑坡监测是一种简捷有效的方法,本文对该方法做了简要介绍,以一个滑坡监测点某一期为例,分析了其水平位移点位中误差与垂直位移高程中误差的精度情况。滑坡监测点水平位移主滑方向精度主要受测站点与监测点的连线和主滑反方向夹角、水平角测量精度、测距精度、测站点与监测点的距离等影响。垂直位移高程精度主要受垂直角测量精度、测站点与监测点的距离、测距精度、仪器高测量精度影响,分别推导了误差公式,并进行了量化计算,验证了各项因素的影响程度,可为相似工程提供有益参考。     

GB-InSAR监测大型露天矿边坡形变

2023-02-22,中国内蒙古自治区新井露天矿发生大面积坍塌事故,造成重大人员伤亡。为了全面获取新井露天矿的地表形变信息及灾前形变特征,采用全散射体合成孔径雷达干涉测量（full scatterer interferometric synthetic aperture radar,FS-InSAR）技术,利用2021-09-09—2022-08-11的24期哨兵1号雷达影像,对该露天矿开展了精细化监测。结果表明,对于低相干露天矿地区,FS-InSAR技术能够获取全域精细的地表形变信息,监测点密度可达4 758个/km²;2022年2月以后,坍塌体底部开始出现加速失稳的形变异常先兆特征,南帮西侧底部形变最为严重,多处形变速率超过200 mm/a,存在较大坍塌风险。卫星InSAR技术可以全面掌握露天矿的形变空间分布及灾前时序变化特征,对于矿区安全生产具有重要意义。

     

基于地面三维激光扫描仪的滑坡整体变形监测方法

地面三维激光扫描仪能高精度、高密度、高速度、非接触的测量滑坡表面三维空间坐标,得到目标体表面点集合。应用点云数据差分比较、基于不规则三角网变形分析、基于规则矩形网格差分比较、等高线重合分析方法分析两个时间段获得的滑坡点云数据集的表面整体变形,依据选择最优法,几种分析方法选择的软件不同。结合本次试验可以得出Cloud Compare与Sufer8的整体变形值的绝对值相差不大,但是Cloud Compare精度高于Sufer8;Poly—works能以三角面为基础很好地分析滑坡表面整体变形。这为以后整体变形监测提供了可供选择的新依据。     

GB-InSAR技术及其形变监测

地基InSAR(GB-InSAR)是最近10年发展起来的一种相对较新的形变监测技术。本文阐述了GB-InSAR技术的国内外研究现状、基于GB-InSAR技术的IBIS-L系统,以及GB-InSAR的基本原理、数据处理流程和关键技术,提出了GB-InSAR技术存在的主要问题及今后的发展方向。     

地基SAR干涉测量原理及其形变监测应用研究

详细介绍了地基SAR的基本理论,结合建筑物二维和一维的实测数据,分析了其在距离向和方位向的分辨率以及形变的监测精度,说明了地基SAR在形变监测中的有效性,并对地基SAR今后的应用与发展作了初步展望。     

滑坡监测监测网布设方案

介绍了滑坡监测中点的分类、基准网和监测网的设计原则,并着重对不同地质条件下采取何种监测方案以及在特殊部位加密测线等内容进行了详细论述。     

浅谈滑坡监测研究现状及发展趋势

滑坡给人民群众的生命和财产安全带来危害,同时也影响了该地区的经济发展,所以对滑坡监测技术的研究有着重要的现实意义。本文对我国滑坡监测技术的研究现状进行了总结,分析了各监测方法的特点,并对滑坡监测的发展趋势和新的研究方向进行了简介。     

星载宽幅雷达干涉监测大范围地震形变技术研究

宽幅雷达成像模式可监测大范围地震形变,但该模式与条带成像模式存在差异。针对这些差异,深入分析了图像拼接、大气效应校正和大地水准面差距改正等方面的关键技术,提出了基于配准加权的拼接方法和基于EGM96的大地水准面差距改正方法,分析了适应于宽幅SAR干涉的大气校正模型。在此基础上,对ENVISAT卫星宽幅数据干涉测量成果进行了校正,并分析了汶川地震和于田地震的宽域形变场。     

GIS支持下应用PSO-SVM模型预测滑坡易发性

滑坡灾害易发性预测是滑坡监测、预警与评估的关键技术。如何有效地选取评价因子和构建预测模型是滑坡灾害定量预测研究中的难题。本文以三峡库区长江干流岸坡作为研究区,通过地形、地质和遥感等多源数据融合,提取滑坡孕灾环境和诱发因素的信息作为评价因子。在此基础上,针对滑坡灾害的非线性和不确定性特征,采用粒子群算法对支持向量机模型参数进行全局寻优,构建粒子群算法(particle swarm optimization, PSO)-支持向量机(support vector machine, SVM)模型,定量预测滑坡易发性。最后通过分类精度比较分析基于格网单元和对象单元的滑坡易发性预测精度,结果表明,基于对象单元的PSO-SVM预测精度较高,其曲线下面积为0.841 5,Kappa系数为0.849 0,预测结果与野外实际调查情况较为一致,可为三峡库区滑坡防灾减灾工作提供参考。     

一种滑坡变形监测综合技术的应用

现今监测方案的综合设计和监测数据管理与综合处理已成为变形监测技术发展的一种趋势。本文阐述了一种滑坡变形监测综合技术,结合此新技术在忠武输气管道干线忠县至宜昌段顺溪Ⅰ号滑坡上两年零四个月的实践,充分证明了此种技术的可行性。本文重点研究GPS技术在此变形监测过程中的具体应用。