基于PALSAR数据的青藏高原冻土形变检测方法研究

季节性冻胀和融沉导致的地面形变是青藏高原冻土区建设施工与维护的主要问题。对冻融造成的形变进行有效监测是青藏铁 路建设与维护的前提。差分干涉测量技术是地表形变监测的重要手段之一,PALSAR（L波段的合成孔径雷达）数据在非城市区域具 有较高的相关性,适合青藏高原冻土区的地表形变监测。本文选用4景覆盖研究区域的PALSAR数据,研究利用该数据进行冻土形变 检测的方法,并对其检测结果进行了分析。结果表明,该方法与水准测量方法有较好的一致性。     

青藏高原32年湿地对气候变化的空间响应

青藏高原是全球气候变化敏感区,其湿地状况对该区的生态安全有重要影响。基于1975年MSS,1990年TM,2000年ETM和2006年CBERS遥感数据,建立4大类10亚类湿地的遥感解译标志;通过目视和人机交互解译,结合多年野外调查资料,获取4期湿地信息数据;经过Kriging空间插值处理获得1962—2007年青藏高原每一年的年平均降水和气温空间数据;应用Arc Info软件进行Grid计算,以遥感数据的时相分布图为控制层,分别生成4期气温镶嵌图和降水镶嵌图;使用AML宏语言实现湿地变化与气候因子(温度和降水)基于像元的相关分析、偏相关分析和复相关分析,在空间上定量分析湿地变化与气候变化的响应关系。结果表明:青藏高原1975—2000年湿地总面积持续减少,2000年后有所回升;以干燥为主要特征的柴达木流域、祁连山区及黄河流域的湿地变化对降水变化的响应较敏感;在青藏高原整体升温、尤其是低温地区增温幅度较大的情况下,以冰川融水作为补给的湿地对气温变化的响应较为敏感。     

CORS基站在低空无人机PPK技术处理中的应用研究

传统无人机应用动态后处理?(PPK)技术时需要临时架设地面基站,增加外业工作负担.?以大疆精灵4实时动态定位(RTK)?无人机为研究对象,利用不同距离连续运行参考站(CORS)基站、地面基站的数据参与无人机PPK技术,并与无人机RTK处理成果进行对比分析.结果表明:CORS基站相关成果受距离影响明显,离实验区域近时,其...     

利用运动恢复结构技术生产无人机正射影像的精度分析

随着无人机影像处理技术的不断发展,地理信息成果逐渐呈现出多元性.为快速了解大范围区域概况,实现整体规划部署,往往需要快速生产高精度正射影像图.本文旨在降低地理信息成果对地面控制点的依赖,结合现阶段发展的高精度差分型无人机系统,引入计算机视觉的运动恢复结构运动恢复结构(Structure from Motion,SFM)技术,实现影像位姿参数的一致性优化.以此为基础,经多视角前方交会,提高空间定位精度,进一步生成高精度数字正射影像.实验结果表明,与传统POS辅助空中三角测量相比,基于SFM技术所生产的成果精度更高,且大大降低了对地面控制点数量的需求,具有一定工程应用价值.     

星载雷达干涉测量中角反射器的设计和安装

介绍利用基于欧空局 ENVISAT ASAR 卫星观测数据的雷达差分干涉测量(D-InSAR)和永久散射体干涉数据处理技术(PS)进行地面沉降活动监测时,如何简便地进行角反射器的设计和安装,来增强卫星反射信号的强度和获得较稳定的永久散射体,以便获得长时序、高相干性的卫星数据,从而实现对地面有效监测的目的.着重从角反射器的设计和安装原理、技术思路、作业步骤和过程、数据效果等方面阐述如何在星载雷达干涉测量技术中设计角反射器.为研究有关角反射器的设计提供一种思路.     

青藏高原札达地区多年冻土遥感技术圈定方法与应用

为了更好地了解青藏高原札达地区多年冻土的分布情况,归纳总结了冻土下限的遥感解译标志;利用不同类型的遥感数据源对冻土的下限位置进行了圈定,并分别与高程模型和温度模型的圈定结果进行了对比。结果表明:该区多年冻土区面积为17 148.93 km2;3种模型相互补充参考,可以提高大比例尺多年冻土制图精度,此方法应用结果在区域上作为参考资料前期使用,可大大缩小相关项目前期工作量,提高效率;因此,利用遥感技术圈定多年冻土的应用价值较高,可以更好地为青藏高原区域地质、水文地质、工程地质及气候变化等研究提供更加详实的资料。     

时序InSAR技术在太原地铁沿线形变监测中的应用

城市轨道交通的建设与运营会引起地铁沿线的持续形变而造成地面沉降,给地面及地下基础设施带来安全隐患。为了解太原市首次开通运营太原地铁二号线一期线路以来沿线地面形变情况,以二号线一期工程沿线为研究对象,使用2020年6月至2021年11月共20景Sentinel-1A影像,基于永久散射体、小基线集技术对研究区进行地面形变监测。研究表明,两方法所得沉降分布情况、形变时序分析结果有很高的一致性,线路沿线最大沉降为31.96 mm,最大沉降速率为32 mm/a,存在三个较明显的沉降区域,推断与其处于大规模的不断的城市建设区域密切相关。本次研究可为后续太原市地铁建设沿线地表形变监测提供参考。     

内蒙古甘奎、诺敏-毕拉河火山群遥感解译的新认识

通过TM图像的解译,辅以航片和局部地面验证,对内蒙古自治区鄂伦春旗境内森林掩盖区第四纪火山群进行研究,判别火山锥(口)、识别岩流及其火山喷发类型,取得了较好的效果,并对火山喷发时代的划分和构造控制进行了分析和总结。     

青藏高原高寒草地植被覆盖度变化及其环境影响因子研究

青藏高原作为长江、黄河、雅鲁藏布江和恒河等河流的发源地与水源供给地,对中国及周边国家和地区的经济发展、生态平衡有着重要的社会、经济和生态意义。青藏高原在过去几十年里经历了显著的气候变暖,且增温幅度明显高于同纬度其他地区。气候变暖必然导致该地区的多年冻土与生态系统发生显著变化,进而对当地的生态环境、水文过程产生较大影响。为了更深入地认识青藏高原高寒草地的变化过程及其环境影响因子,本研究以野外实测数据、遥感数据、冻土分布数据、土壤水热以及气温降水资料为基础,分析了青藏高原高寒草地植被覆盖度变化的空间分布特征,并进一步探讨了环境因子在其变化过程中的作用,绘制了青藏高原高寒草地植被生长限制因子的空间分布图。     

藏东罗布莎蛇绿岩遥感岩矿信息提取方法研究

为研究如何利用遥感技术进行蛇绿岩岩矿信息识别和提取,以藏东罗布莎蛇绿岩为例,基于ETM和ASTER遥感数据,分别采用比值法和主成分分析法提取羟基类(蛇纹石、绿泥石)和铁染类(磁铁矿、橄榄石)矿物信息;利用纯净像元指数法(pure pixel index,PPI)提取端元波谱,结合地面已知岩性信息,分别采用光谱角分类法(spectral angle mapping,SAM)和波谱特征拟合法(spectral feature fitting,SFF)识别纯橄岩和橄榄岩,研究了罗布莎蛇绿岩及其主要蚀变矿物的空间分布特征.经过对比分析可知,用多种方法、多种数据提取的岩矿信息可以相互验证;提取出的纯橄岩和橄榄岩与所提取的羟基类和铁染类蚀变遥感异常信息有较好的空间重叠,且与地面调查结果基本吻合.研究表明,该方法用于蛇绿岩遥感岩矿信息提取是可行的,并取得较好的地质效果.     

InSAR技术在矿区沉降监测中的应用研究

介绍了应用InSAR技术监测矿区地表沉降以及地下开采活动的原理;利用重轨差分InSAR技术获得了峰峰矿区地表ENVISAT和JERS 1的雷达形变干涉相位图;分析了在矿区地表沉降过程中ENVISATC波段和JERS 1 L波段形变干涉相位图的相干特性、相位特性以及干涉测量技术在矿区地表沉降监测中应用的可行性和局限性。实验结果表明,利用C波段和L波段雷达数据可以实施对矿区地表沉降的监测,但是C波段雷达受到空间干涉基线的限制更加严格,如果要实现对矿区地表沉降的监测,需要充分利用每个卫星回访时期的雷达数据,建立长时序的星载雷达形变干涉相位图序列,才能较好地实现矿区地表沉降监测。     

地震破裂模型约束的中国阿里地震三维形变场

利用环境卫星（Environmental Satellite,Envisat）的升、降轨数据在地震破裂模型约束下获取2007年阿里地震的高质量同震地表三维形变场。首先,对合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）影像进行差分干涉处理,得到地震造成的视线向同震地表形变场;然后,以地震破裂模型为约束条件,采用赫尔默特方差分量估计法来解算阿里地震的高质量地表三维同震形变场。结果表明,震中区域最大下沉达约4.7 cm,东西向位移较小,南北向呈挤压趋势。总体上,三维形变的特征表明阿里地震是一个以正倾滑为主兼少量右旋走滑运动的地震事件。     

Monitoring surface changes in discontinuous permafrost terrain using small baseline SAR interferometry,object-based classification,and geological features: a case study from Mayo,Yukon Territory,Canada

Permafrost-induced deformation of ground features is threating infrastructure in northern communities. An understanding of permafrost distribution is therefore critical for sustainable adaptation planning and infrastructure maintenance. Considering the large area underlain by permafrost in the Yukon Territory, there is a need for baseline information to characterize the permafrost in this region. In this study, the Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar (DInSAR) technique was used to identify areas of ground movement likely caused by changes in permafrost. The DInSAR technique was applied to a series of repeat-pass C-band RADARSAT-2 observations collected in 2015 over the Village of Mayo, in central Yukon Territory, Canada. The conventional DInSAR technique demonstrated that ground deformation could be detected in this area, but the resulting deformation maps contained errors due to a loss of coherence from changes in vegetation and atmospheric phase delay. To address these limitations, the Small BAseline Subset (SBAS) InSAR technique was applied to reduce phase error, thus improving the deformation maps. To understand the relationship between the deformation maps and land cover types, an object-based Random Forest classification was developed to classify the study area into different land cover types. Integration of the InSAR results and the classification map revealed that the built-up class (e.g., airport) was affected by subsidence on the order of ?2 to ?4 cm. The spatial extent of the surface displacement map obtained using the SBAS InSAR technique was then correlated with the surficial geology map. This revealed that much of the main infrastructure in the Village of Mayo is underlain by interbedded glaciofluvial and glaciolacustrine sediments, the latter of which caused the most damage to human made structures. This study provides a method for permafrost monitoring that builds upon the synergistic use of the SBAS InSAR technique, object-based image analysis, and surficial geology data.     

Maximum-likelihood estimation for multi-aspect multi-baseline SAR interferometry of urban areas

The reconstruction of digital surface models (DSMs) of urban areas from interferometric synthetic aperture radar (SAR) data is a challenging task. In particular the SAR inherent layover and shadowing effects need to be coped with by sophisticated processing strategies. In this paper, a maximum-likelihood estimation procedure for the reconstruction of DSMs from multi-aspect multi-baseline InSAR imagery is proposed. In this framework, redundant as well as contradicting observations are exploited in a statistically optimal way. The presented method, which is especially suited for single-pass SAR interferometers, is examined using test data consisting of experimental airborne millimeterwave SAR imagery. The achievable accuracy is evaluated by comparison to LiDAR-derived reference data. It is shown that the proposed estimation procedure performs better than a comparable non-statistical reconstruction method.     

Permafrost environment monitoring on the Qinghai-Tibet Plateau using time series ASAR images

The permafrost in Qinghai-Tibet Plateau (QTP) has long been the focus of many researchers. In this study, we first use the method that integrates synthetic aperture radar (SAR) intensity and phase information to monitor permafrost environment in the Beiluhe Region, using time series advanced SAR images. The backscattering coefficients (σ⁰) and deformation were extracted for the main features, and the influences of meteorological conditions to them were also quantified. The results show that both the change in σ⁰ and surface deformation are closely related to the active layer, and the deformation is also affected by the permafrost table. First, over meadow and sparse vegetation regions, σ⁰ rose about 6.9 and 4 dB from the freezing to thawing period, respectively, which can be mainly attributed to the thaw of the active layer and increased precipitation. Second, seasonal deformation, derived from the freeze-thaw cycle of the active layer, was characteristic of frost heave and thaw settlement and exhibited a negative correlation with air temperature. Its magnitude was larger than 1 cm in a seasonal cycle. Last, significant secular settlement was observed, with rates ranging from –16 to 2 mm/a, and it was primarily due to the thaw of the permafrost table caused by climate warming.     

利用稀少卫星影像控制点生产1:10 000 DOM——以阿拉善盟测区为例

青藏铁路沿线地表受多年冻土的影响会产生抬升和沉降,形变监测对于其安全运行至关重要。本文采用41景C波段Sentinel-1A升轨数据,结合均匀网格划分子区域的方法,探测分布相对均匀的永久散射体,以作为SBAS InSAR技术的地面控制点,对青藏线羊八井站至乌玛塘站段铁路及其沿线地表进行形变监测。试验结果表明,该段铁路年形变速率范围为-8~2 mm/a,该区域形变受周围冻土的影响随季节呈周期性变化;SBAS InSAR技术和本文的PS-SBAS InSAR技术在同名点形变趋势与形变程度方面的对比结果保持一致性,进一步说明了本文方法的可靠性。     

一种联合GACOS与线性大气校正的StaMPS PSI时序分析方法

雷达信号通过大气层时,会产生路径延迟,从而影响InSAR测量精度。常规靠时空滤波的时序InSAR分析方法,虽能削弱其影响,但仍存在一定局限。其中StaMPS PSI方法凭借适用范围广、开源等优点,受到众多学者的青睐。为此本文以香港地区为例,提出了一种联合GACOS与线性大气校正的StaMPS PSI时序分析方法,并与常规StaMPS PSI对比,最后使用GNSS观测数据对InSAR结果进行验证。结果表明：在SAR数据集较为丰富的情况下,常规时序分析方法能较好地克服大气延迟影响,但相比而言,本文提出的新方法更能反映出真实的地表形变。     

宽幅InSAR大地测量学与大尺度形变监测方法

随着人们对大尺度地形信息与地表环境变化监测需求的提升,以及哨兵1号（Sentinel-1A）、大地2号（ALOS-2）等合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）卫星的宽幅模式数据不断获取,宽幅雷达干涉测量（SAR interferometry,InSAR）技术已成为大尺度地形测绘、地球动力学（地震、火山、滑坡等）与人工地物结构健康监测等领域的研究热点。分析了两类宽幅SAR数据,即扫描（ScanningSAR,ScanSAR）模式与逐行扫描地形观测（terrain observation by progressive scans SAR,TOPSAR）模式开展干涉测量的主要限制条件与解决方法,探讨了宽幅InSAR形变监测关键误差估计与改正方法、时间序列分析技术与方位向位移观测技术,并给出2008年矩震级Mw 7.1新疆于田地震同震、震后形变监测应用。随着宽幅SAR数据的不断积累,宽幅InSAR大地测量学有望得到深入发展与应用。     

高分辨率时序InSAR技术在青藏输电杆塔精细形变监测中的应用

随着全球气候变化和人类活动剧增,青藏高原的多年冻土环境逐渐变得越来越脆弱。作为青藏高原最重要的基础设施之一,青藏输电线路已于2011年建成并投入使用。由于恶劣的气候和冻土的冻融作用,青藏输电线路部分区域的稳定性遭到破坏,为了保障输电线路的安全运营,需要对输电杆塔稳定性进行监测。传统监测方法（GPS和水准测量）对输电杆塔形变监测存在局限性。本文使用TerraSAR-X ST模式高分辨率SAR数据,采用考虑温度热膨胀形变模型的时序InSAR方法对青藏高原北麓河地区的输电线路杆塔进行形变监测,获得了输电杆塔和通信铁塔的形变速度、高度和热膨胀。结果证实了高分辨率时序InSAR技术在输变电工程形变监测应用中具有广阔的应用前景。