InSAR技术与失相干研究综述

由于地震的破坏,导致地震前-后SAR图像出现了失相干现象,而失相干的存在则会导致使用DInSAR技术无法测量地表位移,从而阻碍了InSAR技术的发展。所以对DInSAR处理过程中的失相干问题进行理论分析和研究,进而提出减弱或者找到恢复失相干问题的方法是InSAR技术继续发展的一大前提。本文概述了InSAR技术发展现状和失相干问题的国内外研究现状,总结了各种失相干源,并对每个失相干源的解决途径进行了归纳整理。最后简介了两种用于失相干恢复的方法 -自适应局部克吕格技术(Adaptive Local Kriging,ALK)以及基于SDM反演和EDCMP正演法。通过对各种失相干源介绍,使我们了解了失相干问题的成因和目前解决失相干问题的途径,对有失相干现象的遥感影像数据的恢复的研究工作有着重要参考意义。     

PS技术及其在地表形变监测中的应用现状与发展

合成孔径雷达干涉测量技术（InSAR）为地表形变监测提供了极具应用潜力的手段,具有大面积、高空间分辨率、全天候及成本低的优点。但由于大气条件变化、地表覆被等时间空间去相干的影响,其精度和普适性受到极大限制。 近几年发展的永久散射体（PS）技术在传统差分干涉测量（DInSAR）中引入时间维,分析长时间内保持稳定的像元集相位变化,获得毫米级的地表形变测量精度,同时有效地解决了时间空间去相关和大气非均质性影响的问题,目前在滑坡、地面沉降和地质灾害监测等领域得到了广泛的应用。PS技术具有高精度、高时间分辨率、能极大提高影像利用率的优点;但只适用较小区域、需要大量影像、且不适于分析快速突变的地表形变。为克服PS应用中的问题,近年来出现了三角反射体技术、多平台PS技术及相关性像元分析（CPT）技术,使PS技术应用具有更广泛的适应性。     

D-InSAR技术在阿干镇矿区地面沉降监测中的应用

煤矿区过度开采引起的矿区地表形变和地面塌陷对人民群众的生命和财产安全造成极大的隐患,准确获取矿区地表形变范围及形变量、预测地表形变趋势具有重要意义。传统的地表形变监测手段都是基于点位的观测,成本较高且难以获得整体形变趋势,本文采用先进的D-InSAR技术,针对D-InSAR技术流程中时空基线对相干性的影响、干涉图滤波方法及参数的影响等关键问题进行了大量实验和讨论,并提出了优化方案,获取了阿干镇煤矿区过度开采导致的两个严重塌陷区域及形变量,实验结果与甘肃省地质环境监测院实地调查结果高度一致,充分体现了D-InSAR技术在获取地表微小形变方面的强大优势及发展潜力,对D-InSAR技术在矿区地表监测、安全生产及土地规划等方面具有很好的实际意义。     

InSAR技术在多年冻土区形变监测的应用

作为大地测量的一种新兴空间技术,合成孔径雷达干涉（synthetic aperture radar interferometry, InSAR）具有全天时、高精度、大范围和速度快的优点,逐渐被应用于多年冻土区地表形变监测中。通过综述多年冻土形变原理及InSAR监测多年冻土形变的应用实例,研究表明：在气候变暖的背景下,多年冻土区地表年际形变以下沉为主,多年冻土上限附近地下冰含量的大小是影响年际形变量的主要因素;活动层内土壤含水量影响着地表季节形变量的大小,不同类型多年冻土区的地表年际形变量和季节形变量存在着较大的差异。研究还表明,不同波长的SAR产品在不同类型多年冻土区的适用性不同,下垫面特征对利用InSAR获取地表形变量有较大影响,L波段的SAR数据在植被覆盖度较好的区域有更好的效果。由于InSAR的失相干问题,加之目前还缺少长时间、多类型、高频率的实测形变结果作为验证和标校数据,获取准确且连续的大范围形变数据较为困难。针对目前寒区研究需求,布设野外长期观测站点,建立适用于不同多年冻土区的地表形变反演算法,构建具有较高精度和较高时空分辨率的地表形变数据集具有重要的实践和科学意义。     

PS-InSAR技术在北京采空塌陷区地表形变测量中的应用探析

本文从采空塌陷区地表形变监测手段入手,分析传统形变监测手段(如水准、GPS、常规D-InSAR等)的不足,详细介绍了PS-InSAR技术原理、优缺点及应用现状。最后通过总结北京地区采空塌陷变形特征,并针对PS-InSAR技术的特点和局限性进行可行性分析,最终提出门城镇地区适宜采用PS-InSAR技术进行地表形变监测。     

多源遥感数据在地下采煤塌陷识别中的应用与分析

长期的地下采煤会造成地表沉降,严重影响矿区生态环境和人民生命财产安全,采取可行有效的方法对矿区采空塌陷进行监测与分析,是实施地质灾害精准防护的首要前提,具有重要现实意义。为此,本文利用Sentinel-1 SAR雷达影像和高分辨率光学遥感影像,分别采用小基线(SBAS)InSAR技术和人机交互遥感识别方法对纳雍县鬃岭地质灾害群地下采煤塌陷范围进行了监测识别,对比分析了各自技术特点。结果表明:①基于小基线InSAR雷达监测技术能很好反映监测期内地表形变信息,对因地下开采引发的地表形变较大或微小形变均能有效识别,但对早期煤矿开采造成而目前趋于稳定的采空塌陷识别能力不足;②高分辨率光学遥感人机交互解译对于目前采空塌陷形变已趋于稳定或历史上形成的采空塌陷区损毁土地情况有很好的识别;③综合InSAR 监测技术和高分辨率光学影像遥感识别方法,能较全面获取采空塌陷范围及损毁情况,可为矿山地质环境治理、地质灾害防护提供参考依据。     

基于点目标分析的InSAR技术检测地表微小形变的研究

近年来,由合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)技术发展而来的时间序列影像点目标分析技术已发展成为大范围地提取地表微小形变信息的关键技术。本研究针对地表形变检测中经常出现的时间、空间去相干问题和大气效应等问题,从常规的合成孔径雷达差分测量技术(D-InSAR)入手,深入探讨了以永久散射体(PSI)和相干目标分析(CTA)方法为代表的点目标分析技术原理和方法,阐述了它们的特点和优势。最后,介绍了CTA方法对提取长时间地表形变场的具体应用实例,说明其方法的有效性和可靠性。     

时间序列InSAR技术在矿区地表形变监测中的应用

针对露天矿区与城区地表相干性不一的特征,提出一种改进的时序InSAR(合成孔径雷达干涉测量)技术对霍林河矿区及周围城区地表进行形变监测。首先,通过增加时间采样密度控制相干性来筛选矿区周边具备一定相干点密度的干涉数据;其次,采用经过参数优化的分布式散射点选取方法选取分布式目标并使用传统方法提取永久散射体;最后,将分布式目标与永久散射体目标混合构建Delaunay三角网进行两次回归分析得到研究区域地表形变速率。实验结果显示,霍林河矿区边坡最大形变速率达到?630 mm/a,矿区周边道路地面最大沉降速率达到71 mm/a,霍林郭勒市地表沉降速率最大达到15 mm/a,与同期GPS监测结果进行对比,证明改进的时序InSAR技术方法适用性良好,对矿业城市地表形变监测提出了一种新的InSAR监测方法。     

永城市采煤塌陷积水区生态治理工程及相关问题探讨

地处华北平原南部边缘的永城地区,多年的煤炭资源开采形成了诸多的采空塌陷区。对其治理常利用塌陷区多积水的特征,建立起鱼塘、湿地、湖泊生态公园等工程来恢复生态,效果较好。然而该类工程的岸坡稳定性及渗漏问题探讨相对较少,本文以永城地区采煤塌陷区蓄水治理工程为例,探讨了该类工程问题并提出了有关建议,为同类工程有效运行提供参考。     

用相干体属性开展断层识别

利用地震属性可以提高三维地震解释的精度和速度,并且节约成本,有利于矿井安全生产。在重点对相干体属性做出阐述和分析的基础上,以永城煤矿为研究区,首先正确合理选用相干体属性的最优参数,然后将相干体属性应用于实例获取数据体,再从属性数据体中提取出沿层切片,最后对地震数据进行相干体处理后得到了地震剖面。与不经相干处理的的地震原始剖面相比较,经相干处理的地震剖面更清晰地反映了地层和断层。相干体方法是有前途的地震剖面解释方法。     

Advanced DInSAR analysis on mining areas: La Union case study (Murcia, SE Spain)

The town of La Union (SE, Spain) is located within a metal mining area that has been exploited since the Roman period. This historic exploitation has left behind a high concentration of abandoned underground mining galleries. Currently, an industrial area is subsiding due to the collapse of one of these galleries in May 1998. In this paper, an advanced Differential Interferometry SAR (DInSAR) method called the Coherent Pixels Technique (CPT) has been used to study the subsidence phenomena for two time intervals, from January 1998 to December 2000, and from March 2003 to December 2004. DInSAR-derived deformation maps have enabled the detection and monitoring of different deformation processes that affect several locations within the study area. By comparing these results with the underground mining galleries map, a clear relationship between their presence and the subsidence has been proved. Deformation values retrieved with DInSAR between April 2003 and December 2004 have been compared with the topographical leveling network measurements performed in this same period, providing an absolute average difference of 0.7 cm with a standard deviation of 0.5 cm. Results obtained in the city of La Union have shown that the advanced DInSAR technique is able to provide very useful spatial and temporal deformation data for the measurement of small scale subsidence throughout short time periods. This technique has enabled the temporal evolution of the phenomena in the city of La Unión to be studied and understanding of subsidence to be expanded beyond the limits of a deployed topographical control network, in a more cost effective way than classical methods.     

基于四旋翼无人机的宁夏羊场湾煤矿采煤沉陷量监测

小型无人机遥感技术具有成本低、操作灵活便利等优点,在地质调查中的作用愈来愈重要。采煤地表沉陷量变形监测是掌控采煤地表岩移变形规律和治理塌陷的关键性工作。重点探索四旋翼无人机遥感技术监测在羊场湾煤矿Y120212工作面采煤沉陷量的监测研究,通过野外踏勘与控制点布设、无人机航线规划与执行、4D产品制作的工作程序和监测方法,探索无人机遥感技术监测在矿山地质塌陷监测的应用。研究结果表明,通过对无人机遥感技术生成的DSM处理,经过多期地面高程的对比,得到Y120212工作面最大沉陷量达6.5m。结合分析、对比,无人机遥感技术可以实现采煤塌陷区地表沉陷变形监测,进而形成和发展了煤矿地面塌陷新的监测技术。     

永城煤矿区矿井经济环境价值综合评价

在初步估算永城煤矿区的环境成本的基础上，对该矿区某矿井经济环境综合价值进行了评价和分析。当考虑矿区煤炭环境成本时，煤炭资源开采的净现值变小，该矿井煤炭资源开采的经济环境综合价值变小。进一步计算了不同环境成本和贴现率时的净现值，为动态决策服务。     

基于合成孔径雷达干涉测量技术的地面沉降研究综述

综述了合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术的研究现状及其在监测地面沉降方面的优势和缺陷.与传统监测方法相比,InSAR技术在地面沉降监测方面主要具有全天候、大范围、高分辨率、高精度等优势,但在实际应用中则会产生去相关问题.探讨了利用该技术监测地面沉降的发展方向,认为应将InSAR与GPS及传统的水准测量等方法结合使用,合理利用各技术之间的互补性.     

基于InSAR三维分解技术的贵州省贞丰某煤矿地下采空区反演

贵州是我国主要煤炭产地之一, 成本与地方条件的限制使贵州贞丰县山区出现大量的非法小煤窑, 其大多开采一年、半年便废弃煤矿, 调查其地下开采范围对矿区生态修复、土地资源再利用、煤矿越界开采监测等有一定意义。本文利用升、降轨观测共16期3 m空间分辨率的L波段PALSAR-2影像为数据源, 在贵州省贞丰县采用InSAR技术对煤矿采空区开展了短期动态地表沉降监测, 结合研究区地质条件、地下开采条件、开采时间、范围等信息, 计算了该地区煤矿开采沉陷影响角的规律与变形时间滞后关系; 而后利用上述参数及地表变形信息, 在其附近一处废弃煤矿, 对其地下采空范围及开采时间进行反演:(1)研究区煤炭开采走向影响角为83°、上山影响角75°、下山影响角80°, 地表变形时间与地下开采时间差约1个月; (2)计算反演出研究区废弃煤矿地下开采范围为380 m×150 m; (3)在反演煤矿采区, 对比FLAC3D数值模拟计算结果和野外现场调查, 验证了InSAR计算结果基本准确, 验证了此方法对煤矿采区反演的合理性与可靠性。     

采煤塌陷区土地质量评价指标体系探讨——以徐州矿区为例

简要回顾采煤塌陷区土地质量研究状况,根据科学性、代表性、可行性、敏感性的原则,以徐州市采煤塌陷区为研究对象,运用PSR概念模型,尝试给出针对具体采煤塌陷区的土地质量评价指标体系。体系共分为3层23个指标,较全面的涵盖了社会经济、物理化学、政策法规等不同范畴。     

GPS/terrestrial 3D laser scanner combined monitoring technology for coal mining subsidence: a case study of a coal mining area in Hebei, China

In order to overcome the shortage that point-based data acquisition techniques cannot retrieve the whole basin subsidence caused by underground mining, and to avoid complex splicing of terrestrial 3D laser scanner (TLS) point cloud data and the errors caused by such splicing, GPS/TLS combined technology is employed for mining subsidence monitoring. The basic idea of the monitoring technology is put forward. In this article, an application of the method to a coal mining area in China is presented. Support vector machine (SVM) model for GPS level conversion in the mining area is established, and a comparative analysis of SVM, BP neural network and polynomial established local quasi-geoid in the mining area is conducted. Ground surface digital elevation model (DEM) of the mining area is established by using TLS point cloud data, and the ground surface dynamic subsidence basin is obtained through a subtraction of two DEMs. The results indicate that the quasi-geoid established by using SVM model features a relatively high level of stability and accuracy and that the established mining surface DEM and subsidence basin can provide the fundamental data for the reconstruction of ecological environment in the mining area. GPS/TLS combined monitoring technology is a new monitoring technology, which entangles the advantages of both GPS and TLS and could offset their disadvantages, thus obtaining complementary advantages. According to analysis on its application in the mining area, we conclude that the technology is feasible and has a great application prospect for the mining area purposes.     

Monitoring of coal mining subsidence in peri-urban area of Zonguldak city (NW Turkey) with persistent scatterer interferometry using ALOS-PALSAR

This paper presents the results of spatiotemporal monitoring of surface subsidence over a mining area in Zonguldak Province of Turkey using Synthetic Aperture Radar (SAR) data, providing maps of subsidence rates in the radar line of sight direction. A total of 18 SAR images, acquired between January 2007 and June 2010 by the Japanese Advanced Land Observing Satellite, have been used to map the surface displacements using the Persistent Scatterer Interferometry technique. The use of Phased Array Type L-band Synthetic Aperture Radar data has proved useful for avoiding signal decorrelation and estimating surface deformation in the heavily vegetated study region. The technique enables the monitoring of continuous small displacements over a large area. Our findings present that many Persistent Scatterers were located on the vegetation cover. The results reveal areas of ground surface subsidence up to 44 mm/year that are well correlated with the underground coal mining galleries particularly in the Gelik region where the Karadon mining galleries are present.     

潘安湖区域发展演变特征及驱动因素研究

煤炭资源开采活动直接或间接影响城市的发展演变及其特征,明确其背后动因机制有利于城市的可持续发展.徐州市贾汪区原为重要的煤炭生产基地,潘安湖区域则为贾汪煤炭生产的主要区域.以潘安湖区域为研究对象,分析在煤炭开采活动影响下,其发展演变特征,并选取社会环境、经济发展、政策管控、资源环境为影响该区域发展演变的驱动力因子,运用主...     

蔚县矿区地面沉陷InSAR多维形变监测

河北蔚县是我国华北地区最大的地下采煤区之一,该地区长期存在采矿塌陷灾害,不仅威胁采矿安全,而且严重破坏当地生态环境。本文基于合成孔径雷达干涉（InSAR）这一新型空间对地观测技术,采用61景Sentinel-1A/B干涉宽幅（Interferometric Wide swath,IW）模式数据进行矿区形变观测,获取整个矿区在2017—2018年间的地表形变空间分布特征,并对矿区地表的沉降量级及面积进行详细的统计分析。此外,采用融合多轨道SAR数据的多维形变时序估计方法,对西细庄矿数据进行东西向和垂向的二维形变分解,获取该矿的二维形变时间序列。结果表明:除南留庄井田外,其余三大井田在监测期间均存在不同程度的地面沉陷灾害;整个矿区年沉陷速率超过-10 cm/a的区域达到了2.16 km2;受成像几何影响,不同轨道数据获取的形变结果存在一定差异;西细庄矿以垂向形变为主,伴随明显的东西向水平形变。研究结果为蔚县矿区地面沉陷监测与煤矿安全开采提供数据参考。