利用GPS-InSAR合成方法进行地面沉降研究的现状与展望

近年来 ,合成孔径雷达干涉测量技术应用于地面沉降研究领域的实例已在国内外工程和科研实践中多见报道。与此同时 ,利用GPS技术监测地面沉降也日臻成熟与完善。GPS InSAR合成方法将这二种方法融合 ,能够在空间域与时间域同时发挥出各自优势从而提升地面沉降监测数据的分辨率 ,已开始成为国内外地面沉降测量技术研究的重点。本文综述了GPS InSAR合成技术的理论与方法 ,对其目前进展及应用前景进行了探讨。最后对上海地区开展此项研究进行了展望。     

InSAR、水准及GPS数据融合处理方法

地面沉降灾害制约了社会经济可持续发展,目前地面沉降监测广泛采取水准测量、GPS测量和InSAR技术等方法。为有效解决不同技术方法在精度、时间分辨率和空间分辨率上的缺陷,综合其优点,本文提出了对InSAR、水准及GPS数据进行精密处理和高效融合的理论方法,获取高精度、高时空分辨率的地面沉降监测成果。以广州南沙试验区数据实例验证了理论方法的可行性和可靠性。     

高时空分辨率地面沉降监测体系研究与实现

珠江三角洲地质环境条件复杂,受多种因素影响,平原区已经产生严重地面沉降地质灾害,是我国四大重点沉降区之一。探索一种应用InSAR、GPS、精密水准高效协同监测和相关监测资料精密处理、高效融合的理论、技术与方法,建立高时空分辨率的地面沉降监测体系成为当务之急。本文针对广州南沙试验区开展的高时空分辨率沉降监测体系的研究实践,研究了融合的理论、技术和方法,并得到成功应用,具有很强的推广意义。     

合成孔径雷达干涉测量与全球定位系统数据融合监测矿区地表沉降的可行性分析

由于GPS与InSAR间具有很好的互补性,使得二者的数据融合能够在时间域和空间域提高地面沉降监测的能力,现已成为国内外地面沉降监测技术的研究重点.概述InSAR技术监测地面沉降的应用现状和InSAR/GPS数据融合的研究现状,分析InSAR/GPS数据融合在矿区地表形变监测中应用的可行性以及主要研究内容.     

GPS与InSAR数据融合方法及其应用

应用GPS—InSAR集成技术监测地表形变是目前地学界研究的热点问题。介绍了利用GPS对InSAR进行大气误差和轨道误差改正的方法,探讨了GPS与InSAR数据融合的方案,并通过一个实例证明：应用GPS—InSAR集成技术可以达到毫米级监测精度,其具有十分广阔的应用前景。     

干涉雷达时间序列分析方法在地面沉降监测中的应用

地面沉降已经成为全球性问题，传统的大地测量技术在日益严重的大范围地面沉降监测方面越来越显得难以胜任，新兴的 雷达干涉测量技术正好提供了一种大覆盖、高空间和高时间分辨率的地面沉降监测手段。本文以天津地区为实验区，介绍并实现了 利用PS点的InSAR时间序列分析方法，取得了较好的实验结果。     

GPS与InSAR技术在滑坡监测中的应用研究

合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)应用于地面形变监测已经成为地质灾害研究热点。本文分析了In-SAR技术在滑坡变形监测中的特点与技术优势,监测中InSAR、GPS的结合能够同时提高监测在空间域与时间域的分辨率;本文叙述了GPS、InSAR结合技术的理论与方法。说明利用干涉雷达结合GPS技术对滑坡进行监测是可行的,具有十分广阔的应用前景。     

InSAR与GPS数据融合在变形监测中的应用研究

随着地面沉降监测手段日益丰富,对多源地面沉降监测数据进行数据融合逐渐成为研究的热点。本文针对大气延迟对InSAR地面沉降监测的影响,利用GPS获取对流层延迟,对不同的内插模型,讨论了Kriging内插法、IDW内插法对流层延迟改正的内插模型,并在IDW内插法的基础上进行改进,提出了IIDW内插法,采用香港GPS监测数据与哨兵一号雷达卫星监测数据,通过3种内插模型,得到不同内插方法的双差分结果,并分析比较了3种内插方法的优劣。用计算出的差分对流层延迟改正对InSAR影像进行改正。实验结果表明:IIDW内插法对对流层延迟进行改正不仅提高了D-InSAR的精度,而且为InSAR与GPS数据融合解决提供了一种新的思路。     

基于 C 波段和 L 波段的 SBAS-InSAR 技术监测广州地面沉降

近10年来广州市频繁发生地面沉降、塌陷等地质灾害,造成巨大的生命财产损失,而且目前仍然在加剧。传统的监测技术如GPS、水准测量等难以开展大范围、高精度和高空间分辨率的地表沉降监测工作,而合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)正逐渐成为城市地表沉降监测的有效手段。文中采用短基线集(SBAS-InSAR)技术,通过17景ENVISAT/ASAR数据和21景ALOS/PALSAR数据,探测广州佛山地区2006—2011年的地表形变信息。将其与研究区内已有的水准测量数据进行比较,从而验证InSAR技术监测结果的可靠性。最后圈定了研究区的重点沉降区域并对沉降成因进行分析。     

矿区InSAR地面沉降监测中测量标志设计和安装

地面沉降对生态环境和社会经济造成诸多不良影响,地面沉降监测是地面沉降防治的基础。基于InSAR技术的地面沉降监测技术具有显著优势,但在矿区沉降监测中局限性明显,为弥补这种不足,人们会在地面上安置各类测量标志。本文实现了CR、GPS和水准三种标志合一的测量标志的设计和安装。本测量标志适用于目前主流的X和C波段的高、中分辨率的星载雷达数据,安装过程简单、姿态调整灵活、观测方便,具有很强的通用性和灵活性。     

哈尔滨地面沉降监测管理系统

哈尔滨地区的地面沉降在中国东北地区具有典型性。目前,已采用精密水准监测、自动化测控、GPS监测、InSAR监测等技术方法,建立覆盖全市第四纪地层的地面沉降监测体系。为了更好地对监测数据进行有效管理,基于GIS技术建立地面沉降监测管理系统,实现地面沉降信息自动查询、分析等功能,为城市规划建设及灾害预警提供有效支持。     

利用多源数据分析南京市河西地面沉降风险

地面沉降风险评价对城市公共安全具有重要意义。本文结合InSAR沉降和地质数据对南京河西地面沉降进行风险性分析。首先,利用InSAR技术获取的2012-2016年河西地区的沉降信息,结合软土层厚度、土地利用类型、地面高程和轨道交通分布信息,采用层次分析法建立三级多因子的地面沉降风险评价模型;然后,分析了河西地面沉降灾害风险程度;最后,着重分析了轨道交通的沉降风险。结果表明,河西地面沉降风险空间特征明显,高风险区主要分布于河西北部的江东街道、凤凰街道及莫愁湖街道,面积约6.4 km²,其中地铁2号线地面沉降风险较大。     

浅谈基于InSAR的南票煤矿开采沉陷区沉降量外业检核

经过时间序列InSAR技术处理后,得到监测时间段内南票区的地面形变平均速率、累计形变量、时间序列形变量,确定沉降区域。本文通过南票煤矿开采沉陷区基岩点、基本水准点、监测点布设以及这些点测量工作,提出山区采用水准测量和GPS测量联合方法,实现沉陷区沉降量核查。     

Integration of Range Split Spectrum Interferometry and conventional InSAR to monitor large gradient surface displacements

Incorrect unwrapping of dense interferometric fringes caused by large gradient displacements make it difficult to measure mining subsidence using conventional Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR). This paper presents a Range Split Spectrum Interferometry assisted Phase Unwrapping (R-SSIaPU) method for the first time. The R-SSIaPU method takes advantage of (i) the capability of Range Split Spectrum Interferometry of measuring surface displacements with large spatial gradients, and (ii) the capability of conventional InSAR of being sensitive to surface displacements with limited spatial gradients. Both simulated and real experiments show that the R-SSIaPU method can monitor large gradient mining-induced surface movements with high precision. In the case of the Tangjiahui mine, the R-SSIaPU method agreed with GPS with differences of approximately 4.2 cm, whilst conventional InSAR deviated from GPS with differences of nearly 1 m. The R-SSIaPU method makes phase unwrapping less challenge, especially in the cases with large surface displacements. In addition to mining subsidence, it is believed that the R-SSIaPU method can be used to monitor surface displacements caused by landslides, earthquakes, volcanic eruptions, and glacier movements.     

利用附加系统误差参数的升降轨InSAR-GPS数据融合方法建立三维形变场

针对合成孔径雷达干涉测量技术（interferometric synthetic aperture radar,InSAR）监测形变时高空间分辨率的优势以及GPS监测数据高精度、高时间分辨率的特点,对升、降轨InSAR与GPS数据融合获取高精度的三维形变场的方法展开研究。提出以高精度的GPS观测值为约束,对升、降轨InSAR观测方程分别添加一个跟点的位置有关的系统误差函数,以对InSAR数据中残留的系统误差进行修正,减弱或消除系统误差的影响。模拟数据和实测数据表明,该方法能够有效地补偿不同轨道InSAR数据与GPS数据间的系统误差影响,且计算简单;采用附加系统误差参数的升、降轨InSAR-GPS综合形变分析模型建立的三维形变场具有更高的精度。     

InSAR在地面沉降监测中的应用及发展前景

简要介绍SAR、InSAR、D-InSAR的发展情况,以及InSAR、D-InSAR的基本原理。然后通过实例介绍了InSAR、D-InSAR技术在地面沉降监测中的应用。最后介绍了GPS-InSAR技术应用于地面沉降监测的可行性展望。     

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.     

时空三维相位解缠算法改进研究

三维相位解缠是时序干涉合成孔径雷达（interferometric synthetic aperture radar,InSAR）技术的关键环节之一,解缠结果直接影响时序InSAR地面沉降监测的精度。针对地面沉降严重、地形坡度变化较大的区域,因相位欠采样引起的整周期解缠误差问题,提出了一种基于频域置信度的加权最小二乘相位解缠算法,并以此替代时空三维相位解缠中空间维以相位梯度为权重的加权最小二乘相位解缠算法。通过提高相位坡度变化估计的准确性,进而提高时空三维相位解缠的精度和稳定性。以北京地区地面沉降监测为例进行了验证,结果表明,与经典的时空三维相位解缠算法相比,改进算法得到的沉降监测结果精度更高,特别是对于坡度变化较大、失相干现象明显的沉降漏斗区,其沉降监测精度有明显改善。