InSAR处理算法及理论模型综合研究

一、引言 InSAR是近几年迅速发展起来的高新技术,它使用雷达信号的相位信息提取地球表面三维信息。InSAR技术为地壳形变研究开创了新的途径。 InSAR的处理算法和理论模型前人已有较多的论述,但缺乏系统性和可操作性。作者查阅了大量的相关文献以考察InSAR的处理过程,通过实际的InSAR处理以获得实践经验,在此基础之上系统整理推导了InSAR的处理算法和理论模型。目前可用于InSAR处理的雷达卫星主要有ERS-1～2,RADARSAT-1,JERS-1,将要     

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.     

SBAS-InSAR技术原理及其在地壳形变监测中的应用

小基线集技术(SBAS-InSAR)是近年提出来的一种新的InSAR时间序列分析方法,它克服了传统D-InSAR中存在的时间、空间失相关和大气效应的限制性因素。相较于PS-InSAR方法,它获取到的形变序列在空间上更为连续,从而可以应用于监测地壳长时间缓慢形变。本文首先回顾了InSAR技术的发展历程,然后总结了传统InSAR技术遇到的一些限制性因素,在此基础上详细说明了SBAS-InSAR技术的数学原理模型及其在国外的应用,并结合国外的SBAS技术研究现状讨论了其发展前景。     

相控阵技术在大气探测中的应用及面临的挑战

摘要： 近年国际上相控阵技术在大气探测领域中的应用有了重要进展,成为雷达气象学研究的又一新热点,并可能成为今后天气雷达发展的重要方向。介绍了相控阵技术在大气探测中应用现状和研究进展,以及近年在气象应用中所获得的最新研究结果,展望了相控阵技术的应用前景,进一步讨论了开展相控阵技术研究所面临的技术挑战和未来发展的方向。为我国开展相控阵天气雷达的研制提供参考。     

基于多源SAR数据的InSAR地表形变监测(摘要)

<正>合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术因其具有高分辨率、高精度等特点,已广泛用于地震、火山、地面沉降等地表形变的监测中。然而,InSAR技术仅能获取雷达视线方向的一维形变信息,仅依靠单一轨道的SAR数据不能完全、准确地反映监测区的地表形变特征,这一缺陷大大限制了InSAR技术在地表形变监测中的推广应用。随着Envisat ASAR、ALOS PALSAR、Radarsat-2、COSMO-SkyMed和TerraSAR-X等雷达卫星数据的不断获取,在同一     

InSAR技术多年冻土研究进展

多年冻土随气候变暖逐渐发生退化,严重影响多年冻土区工程建设的稳定性,因此实时、准确地监测多年冻土变化迫在眉睫.合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)作为一种新型对地观测技术,可以全天时、全天候的对多年冻土区地表进行大范围监测,成为一种有效的监测手段.主要介绍InSAR技术在多年冻土区近20年的研究进展与未来发展趋势.首先介绍了InSAR技术的基本原理和常用的SAR系统,然后基于InSAR技术的发展,概述了D-InSAR和时序InSAR技术在多年冻土区的应用,并对目前发展的冻融模型进行总结,分析了多年冻土区地表形变影响因素,最后展望未来InSAR技术在多年冻土监测中的发展趋势与面临的主要问题,以期为科研人员提供系统的应用介绍.     

偏振微波雷达探测大气研究进展及几个问题的考虑

近年国际上偏振微波雷达探测大气研究有了重要进展,成为雷达气象学研究的新热点,并可能成为天气雷达发展的重要方向。介绍了微波圆偏振技术现状和双线偏振测量技术体制的重要进展,以及近年在气象应用中所获得的最新研究结果,展望了偏振探测技术的应用前景。进一步讨论了开展偏振探测技术研究所应考虑的有关偏振类型、实现体制、方案设计、产品算法和波段选择中的问题,对偏振探测技术研究具有参考价值。     

合成孔径雷达干涉测量(InSAR)在地面形变监测中的应用

运用合成孔径雷达干涉及其差分技术(InSAR及D-InSAR)进行地面微位移监测，是近年来发展起来并得到日益重视的新方法。对不同地区地面形变的最新研究结果表明，合成孔径雷达干涉及其差分技术在地震形变、冰川运移、活动构造、地面沉降及滑坡等研究与监测中有广阔的应用前景，具有不可替代的优势。 与其它方法(如GPS监测等)相比，用InSAR及D-InSAR进行地面形变监测的主要优点在于：(1)覆盖范围大，方便迅速：(2)成本低，不需要建立监测网；(3)空间分辨率高，可以获得某一地区连续的地表形变信息；(4)可以监测或识别出潜在或未知的地面形变信息：(5)全天候，不受云层及昼夜影响。但是由于系统本身因素以及地面植被、湿度及大气条件变化的影响，精度及适用性受到一定的限制，需要在实践中不断加以完善和提高，并与地质研究及其它方法相结合。 为了弥补传统InSAR及D-InSAR方法在地面形变监测方面的不足，提高其精度，近期引入了一种称为永久散射点(PS)的方法。此方法通过选取一定时期内表现出稳定干涉行为的孤立点，克服了许多妨碍传统雷达干涉技术的分辨率、空间及时间上基线限制等问题，使InSAR在城市及岩石出露较好地区地面形变监测精度大大提高，在一定的条件下精度可达到mm级。     

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。     

管外的空隙定位

本文介绍了探地雷达技术（GPR）,主要论述了其在下水管外空隙探测中的应用,特别是介绍了PPR检测工具的研发及其应用。     

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。     

地基合成孔径雷达在大坝安全监测中的应用

水电站边坡安全监测方法,目前以北斗监测、全站仪监测、人工监测等方法为主。本次上海华测公司运用地基InSAR系统,对水电站边坡进行了监测和实验,拓宽了该技术在水电站库区边坡监测中的应用,同时对类似形变监测系统的建设具有借鉴意义。地基InSAR系统由雷达主机、数据处理单元、能量供应单元和线性滑轨等组成,是一套主动采集、自动化处理的系统。其监测精度能够达到0.1 mm,作业距离4 km,在水库和大坝监测上有非常大的应用价值。     

极具潜力的空间对地观测新技术——合成孔径雷达干涉

“合成孔径雷达干涉(InSAR)”是近十年发展起来的空间对地观测遥感新技术。它具有从覆盖同一地区的星载(或机载)合成孔径雷达复数图像对提取干涉相位图,借助于雷达成像时的姿态数据重建地表三维模型(即数字高程模型)的巨大潜力。尤其是基于多幅雷达复数图像处理的差分干涉技术(D-InSAR)可以用于监测地表形变,精度可达厘米级甚至更高,其监测空间分辨率是前所未有的。介绍了InSAR和D-InSAR的基本原理,对影响干涉结果的一些重要因素做了分析,重点回顾和展望了差分干涉技术在与地表形变有关的地震监测和震后形变测量、地面下沉和山体滑坡、火山运动监测等方面应用的现状和前景。     

地质雷达及其在环境地质中的应用

本文结合近几年联邦德国在环境地质方面的研究工作对地质雷达在环境工程领域中的应用范围及其局限性作了简要总结,文中并介绍了地质雷达技术的方法原理及存在问题。     

基于InSAR技术的川西高山峡谷区地质灾害早期识别研究——以小金川河流域为例

采用短基线集时序干涉测量(small baseline subset InSAR,SBAS-InSAR)技术,利用多时相合成孔径雷达数据,对川西高山峡谷区开展地表多时相、长时序形变监测与地质灾害隐患早期识别研究。介绍了时序InSAR方法原理,梳理了数据处理流程,分析了小金川河流域雷达可视性,利用2018-11—2019-12共26期的Sentinel-1A历史存档数据开展了流域内地表形变监测,结果表明: 流域内雷达视线方向的年平均形变速率为-51.12~75.28 mm/a; 依据形变异常分布规律,共判译出4处形变异常区与11处潜在地质灾害隐患点,其中6处隐患点为已知地质灾害点,其余5处隐患点尚不为人知。以隐患点P1(阿娘寨滑坡)为典型案例,开展了长时序监测分析与验证,评估利用InSAR技术开展地质灾害隐患早期识别的可靠性,证明了SBAS-InSAR技术在地质灾害早期识别中的优势及有效性,其技术成果在川西高山峡谷区具有大范围推广应用的潜力。     

探地雷达在探测基岩起伏面中的应用

简要介绍探地雷达的技术原理、解释方法及其在探测基岩起伏面中的应用 ,叙述了探地雷达在落家河铜矿选厂场地的成功探测     

InSAR技术在上海地面沉降监测中的应用研究

该文详细论述与分析了上海传统监测地面沉降方法及InsAR技术方法的特点,着重阐述了上海地区应用InSAR技术监测地面沉降的最新进展,通过介绍国外先进InSAR技术软件在上海地区的应用分析,与自主开发的InSAR技术软件在上海地区的应用进行对比,采用大量实测数据及多种评价方法对解译结果进行校正,由此得到一些初步认识.     

探地雷达应用于城市固体废弃物填埋场的构想

介绍了探地雷达技术的基本工作原理及其在某些领域的应用效果,提出了应用探地雷达技术进行城市固体废弃物填埋场选址、渗漏检测以及封场后覆盖层厚度测定等研究的构想,并探讨了探地雷达技术的可行性和技术优势。在总结相关文献的基础上,结合现场调查认为,应用探地雷达技术进行填埋场选址、渗漏检测以及封场后覆盖层厚度测定等研究工作是行之有效的一种新方法。     

月基InSAR观测地球大尺度形变能力的初步研究——以固体地球垂向潮汐形变为例

从合成孔径雷达干涉测量的原理出发,针对月基InSAR观测地球宏观物理现象的大尺度、连续性、长期性、动态观测等特点,首次以固体地球垂向潮汐形变为例对月基InSAR观测地球大尺度形变现象进行了仿真模拟,分析了该技术的远程大范围观测能力。根据固体地球垂向潮汐形变的大尺度分布特征和月基雷达的超大幅宽的观测特点,采用简化月基雷达观测几何模型,选定经纬跨度均为50°的中低纬区域为模拟测区,并计算了月基雷达重访周期与雷达波束扫过选定模拟测区内各点时的垂向潮汐形变,将形变计算结果进行时间差分,得到差分相对垂向潮汐形变,即是月基InSAR可观测到的垂向潮汐形变。模拟数值结果表明,月基雷达的重访周期约为24.8 h,在30天内各点的差分垂向潮汐形变可达30 cm。鉴于目前月基InSAR的理论形变观测精度达到厘米级,因此理论上用月基InSAR技术能够观测到模拟测区固体地球大范围垂向潮汐整体形变,也能利用观测数据研究地球潮汐大范围时间和空间变化特征;另一方面模拟结果也可为月基SAR观测其他地球宏观物理现象的参数设计与模拟提供参考。     

基于时序InSAR的黄土滑坡隐患早期识别——以白鹿塬西南区为例

中国黄土滑坡灾害频发且分布广泛，传统的地质灾害调查对于地处高位、形变特征不明显和隐蔽型的滑坡隐患难以有效识别，是滑坡灾害监测预警成功率低的主要原因之一。如何有效超前判识别地质灾害隐患是地质灾害防治工作的前提和基础，时序InSAR技术在此领域具有良好的应用潜力，但如何更好地将InSAR技术融入到滑坡灾害相关研究中仍处于探索阶段。笔者以西安市白鹿塬西南区为研究区，在高精度三维倾斜摄影、ALOS-2雷达影像集等数据基础上，以时序InSAR技术反演得到104处地表形变明显区域；结合黄土滑坡易发指数、航拍影像和野外核查，快速识别黄土滑坡及隐患23处，其中包括新识别的滑坡隐患20处和在册的滑坡灾害3处，通过与传统地灾调查数据比对和实地调查核实验证了时序InSAR方法探测结果的优势和有效性，并构建了基于高精度InSAR和DEM数据的黄土滑坡隐患早期识别方法。