北京大兴国际机场及周边交通干道形变时序InSAR监测

北京大兴国际机场作为国际航空综合交通枢纽,开展其周边地面形变及主要交通干道的稳定性监测,对保障机场的正常运营至关重要。利用2019～2020年覆盖北京大兴国际机场的42景升轨和35景降轨Sentinel-1影像,采用StaMPS技术对机场周边地面沉降及主要交通干道稳定性进行了监测。结果表明：Sentinel-1升、降轨监测结果具有很好的一致性,90%以上的公共像元形变速率差值的绝对值小于8 mm·年^-1;机场西部(西胡林村、十里铺村和辛安庄村附近)、机场北部(西里河村和祁各庄村附近)以及机场东北部(河北头村和西白塔村附近)地面沉降状况相对严重,局部地区年均形变速率超过-30 mm·年^-1;形变时序结果显示在西胡林村、十里铺村和祁各庄村附近,地面累计形变分别达到了58、60和70 mm。通过提取北京大兴国际机场周围主要交通干道形变趋势分析可知,多条主要交通干道均存在不同程度的沉降趋势,存在潜在安全隐患,后续需要重点关注并持续监测。此外,对高架道路高度的反演结果显示,高架道路与周围部分地物在高度上形成鲜明对比,且与实际情况较为相符。     

适用于自然地表形变反演的小基线集方法

由于自然地表像元在长期观测中容易发生时空失相干,利用时序InSAR（Synthetic Aperture Radar Interferometry）技术对其开展形变监测会面临可用形变测量点不足的挑战。针对这一问题,提出一种改进的小基线（Small Baseline Subset,SBAS）方法。该方法改进了传统SBAS中初始高相干像元筛选及相位滤波过程：首先利用拟合优度检验,并结合相干性阈值条件来识别同质像元;然后根据同质像元数量将所有像元分成2部分,即PS（Persistent Scatterers）候选点和DS（Distributed Scatterers）候选点;其次分别在这两部分像元中开展初始高相干PS点及DS点筛选;最后对选出的高相干PS点及DS点进行加权相位滤波。利用覆盖北京平原区西北部（含城区及山区）的27景ENVISAT ASAR影像开展的形变监测实验表明：与2个参考方法相比,该方法能够有效扩展形变结果上的测量点数量和覆盖范围,测量点数量分别提高了22.6%及27.6%,且自然地表的形变测量点密度得到了明显提升。同时,研究区形变结果与4个连续GPS站的位移数据有很好的一致性,证明了该方法在地表形变反演中的有效性及优越性。     

多轨道时序InSAR拟稳基准平差方法研究

以我国重点沉降区(华北平原)为研究区,分析多条相邻轨道InSAR监测结果中入射角差异、形变参考点差异和大气相位差异的影响,通过引入拟稳基准平差方法,综合考虑水准基岩点、InSAR形变参考点、CORS站等因素选取拟稳点,对研究区InSAR监测结果进行稳定性分析。采用拟稳基准平差方法对时序InSAR监测结果进行整体平差,实现大范围多轨道InSAR垂直形变场基准统一。基于InSAR相邻轨道重叠区多余观测值对平差结果进行内符合精度检验,拟稳基准平差后平均误差优于5 mm,中误差优于9 mm;基于CORS站垂直位移监测结果对平差结果进行外符合精度检验,两者吻合程度较好。     

采用时序InSAR技术监测北京地铁网络沿线地面沉降

随着北京轨道交通的日益完善,地铁成为人们日常出行的重要交通工具,监测和治理地铁工程沿线地面沉降成为保障线性工程正常运营的一项重要基础性工作。本文基于55景覆盖北京地区的3 m高分辨率TerraSAR-X数据,采用时序InSAR分析技术获取2010年4月至2016年12月地铁网络沿线的地面沉降形变信息,系统分析了北京地铁网络沿线地面沉降时空演变规律。同时,结合Peck公式将InSAR监测结果进行建模,以7号线磁器口-广渠门内站区段为例,估算地面沉降槽的空间发展特征。研究发现：北京市地铁线路沿线表现出不同程度的形变,形变严重的路段主要集中在东部及东北部区域,最大沉降速率超过了100 mm/a;相对于其他线路,4号、10线整体情况比较稳定,14号、亦庄线次之,6号、7号线不均匀沉降最为严重;此外,地铁在不同建设时期路段表现出不同的形变特征,施工期路段较运营期沉降严重;7号线磁器口与广渠门内站间沉降槽的宽度和最大值沉降值在2010-2016年呈现增加趋势,沉降槽最大宽度约达180 m。     

运用时序InSAR技术监测合肥市地面沉降及断裂活动

基于覆盖合肥地区的24景Sentinel-1A数据,采用PS-InSAR和SBAS-InSAR时序处理方法获取2017-11~2019-10合肥市城区及周边地面形变分布信息,分析主城区地面沉降的时空演化规律,获取地铁网络沿线地表形变空间分布图。结果表明,合肥市地铁线路沿线发生不同程度形变,形变严重区域主要集中在西部及西南部,最大沉降速率达到35 mm/a。对池河-西山驿断裂形变场进行宏观分析,并结合时空同步的跨断层水准数据进行对比验证,认为2种数据的垂直形变监测结果具有一致性,推测数据的垂直升降变化可能受断层拉张和挤压交替控制。     

高分辨率时序InSAR在矿区开采沉陷监测中的应用--以霄云矿区为例

煤炭资源的高强度开采在促进社会经济发展的同时,也造成了一系列地质环境问题。采煤沉陷区的综合治理及生态修复亟需矿区现状调查数据作为基础支撑,而现状数据的快速更新在监测效率、经济代价及可延续性方面对当前测量方法及工作手段提出了更高的要求。该文以济宁市霄云矿区为例,采用时序InSAR技术对2016—2018年间的15期高分辨率RADARSAT-2XF模式影像开展解译处理,获取霄云矿区的时空形变特征,并结合不同时段开采工作面位置进行了监测结果分析。结果表明,高分辨率时序InSAR技术能够有效识别矿区开采引起的形变迹象,满足采煤沉陷区下沉信息精确获取的监测要求,为大范围开采沉陷信息的获取及影响程度的划定提供了可靠技术方法。     

InSAR时序法分离大气延迟相位与地形及MODIS水汽相关性分析

根据大气垂直分层延迟与地形的强相关特性,利用覆盖大同地区的40景Envisat ASAR影像进行大气延迟分离实验,并对分离的大气延迟相位与地形和MODIS水汽数据的相关性进行分析。     

基于Sentinel-1雷达影像的成都市地面沉降InSAR监测分析

利用2017-03~2018-03共30景Sentinel-1A SAR数据,分别采用PSI和SBAS技术获取成都市主城区地面形变分布信息,结合地面水准资料对InSAR结果进行精度评估,并初步分析地面沉降的原因。结果表明,成都市大部分区域稳定,平均形变速率主要集中在-5~5 mm/a;地面沉降主要位于一环线以外地区,地铁5、6号线主要站点及周边不均匀沉降明显,最大沉降速率达到20 mm/a;在成华区和锦江区等部分新建城区有不同程度的地面沉降,速率为5~15 mm/a,PSI和SBAS结果相关性较高。     

京沪高速公路北京—天津段地面沉降时序InSAR监测与影响因素

地面沉降作为平原区主要的地质灾害之一,对高速公路安全运行产生了潜在的影响。为了探究京沪高速公路北京—天津段的地面沉降情况,选取2017年1月至2020年3月70景Sentinel-1B卫星影像,利用SBAS-InSAR技术对该路段沿线地面沉降展开监测,并采用外部水准观测方法对InSAR监测结果进行精度评定;在此基础上,结合3类9个影响因子数据对沿线地面沉降进行空间模拟,通过对比普通最小二乘(OLS)模型、地理加权回归(GWR)模型和多尺度地理加权回归(MGWR)模型的模拟效果,最后选取相对最优模型对各种影响因子进行量化研究。结果表明：京沪高速公路北京—天津段表现出不均匀沉降特征,最大年均沉降速率超过-90 mm·年^-1;研究区主要分布有6个明显的沉降中心,京沪高速公路北京—天津段经过其中3个;采用模拟效果相对最优的多尺度地理加权回归模型进行定量分析可知,第四系沉积厚度和地下水位变化对沉降的影响较大,而地形环境因子的影响较小。     

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基于Sentinel-1A的南昌市时间序列InSAR地面沉降监测

本文基于2016-01~2018-07的Sentinel-1A数据,采用PS-InSAR和SBAS-InSAR时序处理方法获取南昌市主城区地面形变信息,对比2种监测结果,分析产生不均匀地面形变的原因。结果表明,2种时序技术的监测结果相关性较高,南昌市主城区的形变趋势为西北抬升、东南下沉。形变区空间分布存在梅岭抬升区、南昌西火车站沉降区、赣江东岸沉降区、邓家埠沉降区和南钢沉降区,主要受地质构造、含水层介质、地下水开采和城市建设等因素影响。     

InSAR电离层校正中的平滑处理探究

针对距离向频谱分割法（range split-spectrum,RSS）进行InSAR电离层校正中多视视数和滤波窗口尺寸两种平滑处理参数选择较为主观的问题,采用国际参考电离层（international reference ionosphere,IRI）模型,通过目视对比和统计分析来评价RSS与IRI的相似性,并综合电离层分布特点为RSS平滑参数的选取提供一种相对客观的方法。最终为两对ALOS-2 PALSAR条带数据选取32×16的多视视数和600像素尺寸的滤波窗口,取得较好的InSAR电离层校正结果,验证了以IRI模型作为参考选取RSS平滑参数在无地表形变区域和缓慢地表形变区的可行性。     

机载InSAR图像配准算法比较研究

复图像配准的关键是选择合适的匹配测度函数,但匹配测度函数对不同地形的适应性有待于研究。本文首先介绍了复相关系数法、实相关系数法、频谱极大值法和平均波动函数法的原理和机载双天线In SAR数据的配准流程,然后分别对比分析4种测度函数在机载In SAR山地和平地数据的精度和可靠性。实验结果表明,复相关系数法和频谱极大值法分别在山地和平地区域获得稳健、高精度的配准结果     

格仁错断裂现今地壳运动特征的InSAR监测与分析

基于干涉合成孔径雷达(InSAR)技术,获得格仁错断裂高空间分辨率的地壳形变速度场,并以此为约束,利用深浅部震间断层位错模型反演断层面上的滑移速率与闭锁深度.结果 表明,格仁错断裂性质为右旋走滑,断层两侧存在差异运动,断层上的差异运动自西向东逐渐减弱;InSAR变形结果与GPS观测结果高度一致,远场LOS向最大形变差异...     

荣县地震InSAR同震与时间序列形变初步分析

借助Sentinel-1A卫星升降轨数据，利用合成孔径雷达差分干涉测量(DInSAR)和Okada均匀滑动模型反演获得四川荣县地区三维同震形变场及荣县地震震源参数。结果表明，此次地震造成的断裂现象大体沿NS向，两侧沉降区域中间伴随抬升现象，最大垂直形变量约18 mm；荣县地震发震断层符合逆断层特性，断层长约9.5 km，宽约2.1 km。采用时间序列分析技术获取该地区2018-11～2019-03各时间段的累计形变，结果发现，该区域在震前形变波动较小，地震是造成累计形变较大的主要原因，震后地表变化趋于稳定。     

鄂尔多斯块体南缘InSAR地表形变探测分析

采用InSAR技术获取鄂尔多斯块体南缘地表形变速率场,为精细分析研究区域内不同类型的形变特征提供依据。结果表明,研究区中部存在多处形变漏斗,南部盆地内城区存在大范围沉降与隆升;岐山-马召段断裂为左旋走滑运动,口镇-关山断裂两侧存在差异运动。结合遥感影像与野外调查数据,确定研究区中部的形变漏斗为矿区开采所致,盆地内三原县发生沉降的原因主要为地下抽水,扶风县与蒲城县的地表隆升主要与地下水位回升有关。     

基于PCA方法的GPS台站时间序列分析

基于10 a以上的全球GPS台站数据,利用主成分分析法及其他数据处理方法,对台站时间序列进行预处理和结果分析,研究其中的非线性周期规律,探讨时间序列的主要影响机制。结果表明,主成分分析法可以将台站残差时空矩阵分解成若干正交成分,GPS台站时间序列的东西方向具有线性漂移趋势,全球大部分GPS台站都存在非线性周期规律,周年项和半周年周期占据主导地位。     

基于时序InSAR的常州市地面沉降时空演变规律及成因分析

采用PS-InSAR时序技术对常州市2018-01~2019-12的24期Sentinel-1A影像数据进行处理,获取常州市地面形变信息。所得结果与同期水准监测数据有较好的一致性,两者较差最大值为6.1 mm、平均值为2.7 mm、均方根误差(RMSE)为1.7 mm。结果显示,抬升区域主要位于城镇,累积抬升量平均值约为7.3 mm;沉降区域主要位于农村,累积沉降量平均值约为7.6 mm;武进区南部等地局部沉降严重,累积沉降量平均值超过15 mm。分析第Ⅱ承压水水位变化对地面沉降的影响显示,两者相关系数为0.55;同时分析某分层基岩标各地层回弹情况发现,深部地层多数处于反弹阶段,而浅部地层是目前土层压缩（沉降）的主要层段。说明近2 a第Ⅱ承压水对常州市地面沉降具有一定的影响,但已不是主要影响因素,浅部地层土层压缩已成为常州市地面沉降的主要影响因素。