三维激光扫描技术在煤矿沉陷区监测应用

采用三维激光扫描仪与传统观测相结合的方法,获取开采沉陷区精细三维点云数据,在对激光点云数据预处理和数据分析基础上,分别对采空区地表沉降、铁路线沉降、铁路桥沉降与形变监测进行研究,并与传统观测结果进行对比分析,结果表明两者具有较好的一致性。     

PS-InSAR技术在长江堤防沉降监测中的应用

落实和推动长江治理与保护一直是长江水利工作的重大任务。沿江堤防工程作为保护沿江经济带发展的一道重要屏障,其形变监测是长江运营管理中重要的内容之一。InSAR作为一种新型、大尺度的监测手段,在水利工程隐患排查中具有巨大的推广价值。本文采用PS-InSAR技术和Sentinel-1A影像,提取了南京梅子洲及其周边江堤2020年4月—2022年1月的形变时空分布,并结合同期水准数据对其可靠性进行了验证。结果表明,长江侧堤防比夹江侧堤防形变更加明显。其中,靠近潜州处堤段形变速率可达-20 mm/a。总体而言,梅子洲江堤呈现出一致性的沉降形变,差异性形变不显著,堤防整体发生了轻微沉降;PS-InSAR观测的形变时空分布与水准数据具有较高的一致性,该技术适用于长江堤防沉降变化监测,且能为大尺度的长江堤防风险排查与早期隐患识别提供一种可行的技术手段。     

应用雷达干涉技术的交通设施形变监测研究

针对常规测量手段耗时、费力,难以快速完成大型交通设施的形变监测的问题,该文开展了基于高空间分辨率SAR影像的PS-InSAR在大型交通设施形变监测方面的实验研究:选取2009—2010年间27景3m分辨率的TerraSAR-X数据,采用PS-InSAR技术提取了天津市西部城郊结合区内主要交通设施及沿线区域的地表形变信息。结果表明:利用高分辨率SAR影像监测公路、铁路等交通设施时,可以提取高密度的PS监测点;提取形变信息与水准观测值相互吻合;研究区域存在几个较大的沉降中心,使得一些交通设施在部分路段沉降较大。     

城市轨道交通地面沉降雷达遥感监测分析

以某市城市轨道交通2号线穿采空区段为工程背景,采用差分干涉测量(D-InSAR)技术对研究区域进行雷达遥感监测分析,得到该区域2007-2011年不同时间段的沉降量(精度达到cm级)以及年平均沉降速率,同时结合2012-2013年间的最新合成孔径雷达SAR数据验证比较最近两年的沉降量及沉降速率。基于沉降监测成果,分析对两种方案通过该采空区及沉陷区的可行性进行专题研究,从而为2号线线路方案选择提供技术支撑。     

GNSS用于杭嘉湖平原地面沉降机理的研究

为研究GNSS静态观测监测大面积区域平原沉降机理,在杭嘉湖平原地区建立了由25个基准点和15个监测点组成的基准监测网,并根据2008-2014连续6年的GNSS大地高与精密水准测量数据的对比分析,验证了GNSS静态观测方法的实际精度。结果表明:GNSS大地高变化可以替代精密水准测量获取水准测量点的沉降值,为研究大区域平面沉降监测提供了有力支撑。     

典型矿业城市地表形变遥感监测及沉降特征分析

地表形变是矿业城市地质灾害的重要诱因和表现形式。本文以典型矿业城市焦作市为例,采用SBAS-InSAR方法,构建了密集时序地表形变SAR数据集,提取了地表抬升或沉降速率的时间序列。结果表明,该典型矿业城市总体沉降趋势为以东北部地表沉降最为明显,最大抬升速率为51.20 mm/a,最大沉降速率为76.46 mm/a,平均沉降速率为1.45 mm/a,且监测到地面沉降分布主要位于煤矿采空区。本文方法为矿业城市大范围地面沉降监测提供了参考。     

星载InSAR技术支持下的昆明地表沉降监测

为了分析在2014—2017年期间昆明城区地面形变情况,本文利用Sentinel-1A数据,基于SBAS-In SAR技术提取了昆明城区升降轨模式下形变信息。首先,将雷达视线向(LOS)上的形变速率转换为垂向方向的沉降速率,再通过对升降轨观测数据相互验证和融合处理避免单一模式下的数据失真,反演出更加真实的城区地表沉降,并与城区历史沉降监测数据进行对比分析。结果表明:近3年期间昆明五华区沉降缓慢,相对稳定;西山区和官渡区内的滇池北岸区域呈现大面积沉降且沉降速率较快的趋势,形成多个沉降漏斗中心,最大沉降垂直速率达-54.2 mm/a。     

佛山地铁沿线时序InSAR形变时空特征分析

佛山作为中国珠三角地区经济和城市化高速发展的城市,由于其脆弱的地质水文条件,长期遭受地面沉降灾害的影响。同时,该区域地铁作为缓解城市交通压力的重要工具,其施工和运行所导致的地面沉降也影响了人们的生命财产安全。但目前针对佛山地区相关的系统研究不多,对地铁沿线的沉降规律认识不足。利用Sentinel-1数据监测了2015-06至2018-09间佛山市的形变信息,结果表明,佛山市地表形变呈零星分布,未出现大范围的沉降漏斗,形变速率为-20~5 mm/a,局部区域的沉降速率超过-30 mm/a。地面沉降主要与不稳定的地质结构、地下水抽取和局部区域工程施工有关。基于获得的形变结果,对佛山市地铁沿线的形变情况进行了研究,并对2018年佛山市地铁坍塌事故路段的沉降情况进行了详细分析,阐述了在空间分布上地铁沿线沉降差异的成因,并在时间上对地铁沿线的形变进行了模型参数反演。研究工作为今后当地政府开展地表形变普查、沉降灾害预警提供了参考,并为地铁正常运行与维护的安全监测提供了理论依据。     

雷达技术支持下的福州市地铁沿线形变监测

近年来,由于地铁等地下工程大规模的建设产生了严重的地表沉降,从而诱发许多地质灾害,严重阻碍了中国城市化进程。因此,采用高精度雷达监测技术,对城市地质灾害监测及风险评估具有重要意义。本文利用SBAS-InSAR技术,基于24景X波段TerraSAR数据和32景C波段Sentinel-1数据,时间跨度分别为2013年7月至2015年8月、2015年7月至2018年2月,对地铁建设完成后的福州市区地表沉降进行长时间系列形变监测。监测结果表明,研究区域内的最大沉降速率为-12 mm/a,在整个观测周期内发现了8个沉降漏斗。并对这些区域进行进一步的时间序列分析,其中有3个区域呈现出地质灾害初期的特征,并且地表沉降存在进一步加剧的可能。     

基于PS-InSAR技术的武进区地面沉降探测

合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术为地表形变监测提供了一种全新的手段,它具有全天时、全天候、高空间分辨率、大范围以及成本低等优点。选取了2007年1月—2010年4月28景Envisat ASAR数据,采用基于InSAR技术发展起来的永久散射体雷达干涉测量技术(PS-InSAR)对常州市武进区的地面沉降进行了反演,获取了该区2007年—2010年的地表形变场(年沉降速率和累积沉降量),并用外部水准数据对PS-InSAR的监测结果进行了对比验证,两者吻合较好,证实了InSAR技术监测地表形变的可行性与可靠性。     

时序InSAR技术在地球环境监测及其资源管理中的应用:以交城-清徐地区为例

利用ALOS-1（2007-2010）、Sentinel-1A（2017-2018）存档数据对山西交城-清徐地区的地面沉降进行监测。结合小基线和永久散射体技术优点,在增加时间采样密度的基础上利用二维线性回归分析得到研究区域的形变速率和时间序列。经同期GPS观测结果校核表明:交城-清徐地区持续发生地面沉降,但山区和平原区域形变的空间分布、量级不同,引起形变原因也不同。平原地带沉降空间分布受构造断裂控制,断裂带两侧呈现明显的差异性形变,且最大沉降速率为－200 mm/a,沉降的主要原因是地下水超采,但经治理后地面沉降灾害有所缓解,表现为沉降速率小于－30 mm/a。山区主要由于矿产资源的长期开采,沉降中心不断向南移动,最大形变速率为－462 mm/a。     

一种基于PS-InSAR技术的单一建筑物形变监测方法

PS-InSAR技术已广泛应用于大范围地表沉降监测中,有着高精度、高分辨率、全天候、非接触式对地观测的优势。但由于传统PS-InSAR技术对高梯度相位的解缠易产生跳变,无法监测单一建筑物形变。针对该问题,本文提出用长短基线迭代法与IPTA结合的方法提取单一建筑形变信息。通过试验证明,该方法能够准确提取建筑物形变信息,同时完整保留了建筑物结构信息,对城市建筑物的监测管理提供了技术支撑。     

基于SBAS-InSAR的成都平原地面沉降监测

汶川地震后,余震活动频繁,加之成都平原内城市发展迅速,容易诱发地面沉降;对成都平原地面沉降进行监测,及时掌握沉降信息,可为相关决策提供科学依据。基于ENVISAT ASAR数据,采用小基线集(small baseline subset,SBAS)-In SAR技术,对成都平原2008―2010年地面沉降进行了监测。结果表明,各主要城市在监测时段内的地表累积形变量在-8~14 mm之间,总体形变量不大;成都平原西部区域受地震影响呈抬升趋势,沉降主要集中于成都市北侧和德阳市以南部分区域,最大沉降量为-22 mm,沉降范围随时间推移呈扩大趋势。通过实测数据验证了监测结果,精度达到2.9 mm。成都平原不存在区域性沉降的构造背景,且地下水资源丰富,沉降自然诱因不明显,城市建设活动可能为沉降的人为诱因。该成果可为今后成都平原主要城市更加精细的地面沉降监测工作提供参考。     

D-InSAR技术在矿山开采沉降形变监测中的应用

D-InSAR(合成孔径雷达差分干涉测量)技术在矿山沉降形变监测中取得了显著的成效,本文为分析某有色金属矿山地表沉降形变特征,以D-InSAR技术为基础,选用2景ENVISAT ASAR数据,使用GAMMA软件进行二轨法D-InSAR处理,获得矿山地表形变分布图,分析了矿山形变范围、面积以及形变量特征。结果表明:矿山形变集中于矿区中东部,与地下开采区域相吻合,其最大沉降量位于开挖区域中心部位靠西一侧,最大沉降量值为48mm,沉降量大于15mm的区域为0.52km2,其研究成果为矿山后期的开采与防护治理提供可靠的依据。     

地壳形变GPS监测数据的统计分析研究

地壳形变与地震孕育有非常密切的关系,地壳形变监测可为地震预报提供重要的数据依据。本文论述了地壳形变和地震孕育的相互关系,对中国地壳运动观测网络的建立进行说明,并采用统计软件SPSS对区域网的GPS点位变化数据进行了统计分析,采用箱图的形式表示数据分析的结果,得到了统计数据中一些奇异点数据,这些点位数据需要进一步研究和探讨。     

Sentinel-1和SBAS-InSAR分析钻井水溶岩盐矿山时序沉降

利用小基线集(SBAS)InSAR技术对钻井水溶岩盐矿山地表沉降开展时空分析。实验选取湖南常德某典型钻井水溶岩盐矿区为测试区,时间跨度为2016年2月—2017年2月的21景Sentinel-1影像数据,获取了测区的时序沉降序列。实验结果显示,矿区地表大量级沉降在2016年9月才开始呈现,沉降漏斗横向出现多峰值,矿区沉降整体空间分布上出现西南部整体片状、中部偏北离散带状沉降。这些沉降特征均与钻井水溶法开采特征保持一致。将实地水准测量形变数据和DInSAR形变结果与本文结果进行对比以评估结果可靠性。结果表明,SBAS技术获取结果与水准结果表现出较高一致性,从而为钻井水溶岩盐矿山地表沉降提供了一种更为有效的监测手段,也可为此类矿山地表形变时空演化规律分析提供参考。     

回归分析在大桥沉降监测预测中的应用

在对多期桥梁沉降变形监测数据预处理、观测数据粗差剔除方法分析研究的基础上,提出了基于代表性沉降数据、采用回归分析法对大桥沉降形变进行预测的方法,并在东明黄河公路大桥沉降变形监测项目中得到了成功应用,结果验证了该方法的有效性,研究结论可为桥梁变形监测数据处理及预测预报提供借鉴。     

Sentinel-1A TS-DInSAR京津冀地区沉降监测与分析

近年来,京津冀地区的不均匀地表沉降日趋严重,对公路、铁路等基础设施安全造成严重威胁,已引起国内外广泛关注。合成孔径雷达时序差分干涉TS-DIn SAR(Time Series Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar)作为一种高效的广域形变测量手段,在地面沉降调查监测中已被广泛应用,但如何针对高现势性的影像数据高精准提取大范围区域地表形变是当前深化的热点。本文利用欧洲太空局发布的Sentinel-1A新型数据源,针对TOPS(Terrain Observation by Progressive Scans)模式影像间存在多普勒中心不一致问题,借助外部高精度POD(Precise Orbit Determination)轨道和DSM(Digital Surface Model)数据进行频移滤波迭代配准,并针对Sentinel-1A数据特征集成优化了基于点目标时序分析的大区域地表形变监测方法,以2015年—2016年期间的29景影像为实验数据开展了京津地区沉降监测研究,提取了北京东、廊坊及天津西等地区的沉降结果,并结合区域内典型区域人口密度、产业分布、地表覆盖和线路剖面等信息深入分析了沉降的时空分布特征和成因。结果表明,Sentinel-1A时序干涉结果在大范围地表沉降调查监测上具有可靠的应用精度。     

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。     

利用Sentinel-1监测武汉市地面沉降

各大城市地下空间规划工程的建设施工,导致不同程度地面沉降的地质灾害。本文以2020年6月至2021年3月武汉市主城区的Sentinel-1A数据作为数据源,采用小基线集技术对该地区进行地表形变监测,并对其监测成果进行采样,形成时间序列形变图,通过对沉降数据对比分析,甄别出形变异常的区域,其成果可为防控地面沉降及其灾害链的发生与发展提供基础支持。