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。     

三峡库区范家坪滑坡地表形变InSAR监测与综合分析

位于湖北省秭归县的范家坪滑坡是长江三峡库区干流上的大型岩质滑坡之一。阐述了高分辨率合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)监测滑坡地表形变的工作方法与技术体系,采用22景3m空间分辨率的TerraSAR-X数据,辅以人工反射体布设和GPS测量,对范家坪滑坡变形进行监测,发现滑坡处在缓慢匀速变形状态,其谭家河滑坡体的形变比木鱼包滑坡体更为强烈,形变最大处的雷达视线向形变速率达到300mm/a。通过综合分析滑坡区2012年大气降雨和长江水位资料,发现年度内范家坪滑坡变形受水位变化和大气降雨影响微弱。     

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。     

山西清徐地裂缝形变的InSAR监测分析

山西清徐地裂缝是近年汾渭盆地中活动最为剧烈的地裂缝之一,对耕地、道路和建筑物均造成了严重的破坏。为了监测该地裂缝的活动特征并推测其活动原因,采用差分合成孔径雷达干涉测量技术对该区域的地表形变进行了面状监测。由于受农田覆盖导致的严重时间去相干的影响,本文采用2007年时隔仅为70d的两景Envisat ASAR数据进行了解算,获取了该时间段清徐地区的整体地表形变,特别是清徐地裂缝两侧的形变梯度信息。结果显示: 清徐地裂缝南侧有一个长轴约为2km的地面沉降区域。进一步通过两条平行于地裂缝的剖线和多条垂直于地裂缝的剖线对该地裂缝形变的空间特征进行了分析,结果显示: 清徐地裂缝南侧为主要的形变区域,地裂缝最大的影响宽度达100m,而且地裂缝的不同地段的活动强度也不同, 70d的最大差异形变达5cm。从地裂缝与断裂的空间来看,该地裂缝位置受到交城断裂的控制,而推测近年地裂缝的异常活动则源于地裂缝南侧沉降中心的出现。     

基于PS-InSAR技术的后海深槽地面及建筑物形变监测分析

深圳市南山区后海片区为总部大厦基地,莲花山断裂带和珠江口大断裂带在此交汇,区域内基岩埋藏较深,断层较发育,存在巨厚的风化深槽,地面高层建筑多采用超长桩基础。文中研究采用永久散射体合成孔径雷达干涉测量技术对深圳市南山区后海片区南部东侧沿海部分的地面和建（构）筑物进行大范围、长时间形变监测。监测结果表明,深槽上建筑物以及其他构筑物沉降相对稳定,目前在后海巨厚深槽上的建筑桩基施工工艺安全有效。沉降量较大的区域为深圳湾公园草地及其周边区域,主要由于填海造陆软土引起形变。经过与传统监测技术的对比,InSAR技术监测精度满足规范要求。在大范围、低成本、高精度、高效率的形变监测需求方面,InSAR技术具有优势。     

融合分布式散射体时序InSAR技术在矿区形变调查中的应用

为了对河北省承德市滦平县张百湾镇周台子村铁矿区进行形变调查和监测,消除安全隐患,在时序CSInSAR（相干散射体InSAR）技术的基础上,开发了48景Sentinel1数据的DSCSInSAR（融合分布式散射体和相干散射体InSAR）技术。该方法首先采用AD (Anderson Darling)检验对同质像素点进行识别,然后基于协方差矩阵特征值分解算法对最优相位进行估计,最终通过时序形变解算得到铁矿区的地表形变结果。研究结果表明：研究区的年平均形变速率范围为-34.50~24.50 mm/a;大部分矿区都存在不同程度的沉降,其中周台子村和路边附近矿区沉降量较大,窑岭沟矿区出现明显抬升现象,最大沉降量和最大抬升量分别达到了34.00和24.03 mm,其形变结果与当地4个GPS监测点结果一致。与CSInSAR技术相比,DS CSInSAR技术极大提高了目标点的密度和干涉图的质量。     

合成孔径雷达差分干涉测量（D-InSAR）技术在多年冻土区地表变形监测中的应用

多年冻土区地表变形严重影响着区域内生态环境和工程设施的稳定性。合成孔径雷达差分干涉测量（differential interferometric synthetic aperture radar, D-InSAR）技术作为一种新型的空间对地观测技术, 为多年冻土区地表变形监测提供了新方法。通过近20年的不断深入研究, 利用D-InSAR技术的多年冻土区地表变形监测取得了大量研究成果。首先介绍了D-InSAR技术测量地表变形的理论基础, 进而概述了D-InSAR技术在多年冻土区地表变形测量中的应用现状, 然后总结了D-InSAR测量过程中存在的关键问题及可能的解决方法。在此认识和分析的基础上, 对D-InSAR技术今后在多年冻土区地表变形监测中的发展方向进行了探讨, 以期为D-InSAR技术在多年冻土区地表变形监测中的推广应用和深入研究提供参考。     

利用InSAR技术研究黄土地区滑坡分布

InSAR技术能够获取大面积、连续、高精度的地表垂直形变信息,可用来监测地震、火山、滑坡等自然灾害造成的地表形变。文章介绍了InSAR技术在监测陕北黄土地区滑坡中的应用,首先进行野外地质勘察和TM光学遥感影像解译,接着通过EnviSat SAR数据差分干涉处理,获取研究区干涉形变场,提取出滑坡位移量,最后详细分析黄草湾至董家寺沿线一带的滑坡变形范围,并划定出了4个有一定变形的重点监视区。     

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。     

基于Sentinel-1A SAR数据的呼和浩特城区地表形变分析

为了实现对呼和浩特市城区形变监测,采用永久散射体合成孔径雷达干涉测量（PS-InSAR）技术,对2017年3月—2021年4月期间25景呼和浩特市城区Sentinel-1A数据进行时序干涉处理,提取了城区地表沉降信息,并分析了主要沉降中心沉降原因。结果表明：呼和浩特市城区地表存在5个明显的沉降中心,整体地表平均年沉降速率3.65 mm/a,平均累计沉降量为15.50 mm,其沉降主要原因是由于地下水过度开采。Sentinel-1A数据具有时间基线短、影像数量足、数据免费等优点,利于InSAR时序分析,可满足同类城区地表形变监测工作,服务城市安全。     

兴仁县罗马山滑坡体形变监测及成因分析

InSAR技术是当前从卫星雷达遥感获取的对地观测数据中提取地形信息最主要的技术手段。本文以贵州省普安县罗马山为研究区,收集了2017年4月16日至2018年8月5日共10景ALOS PALSAR2数据,生成9个干涉对,以形变时间序列的方式对研究区中的滑坡体进行形变监测分析。同时,收集兴仁县2017年4月至2018年8月降雨量信息,通过与形变时间序列的对比分析,可发现降雨量与形变的高度相关性,这对滑坡灾害的预防具有重要意义。     

A Characteristic Analysis of the Dynamic Evolution of Preseismic- Coseismic-Postseismic Interferometric Deformation Fields Associated with the M 7.9 Earthquake of Mani, Tibet in 1997

By using the D-InSAR technique,we have acquired the temporal-spatial evolution images of preseismic-cosesimci-postseismic interferometric deformation fields associated with the M 7.9 earthquake of Mani,Tibet on 8 November 1997.The analysis of these images reveals the relationships between the temporal-spatial evolution features of the interferometric deformation fields and locking, rupturing,and elastic restoring of the source rupture plane,which represent the processes of strain accumulation,strain release,and postseismic restoration.The result shows that 10 months prior to the Mani event,a left-lateral shear trend appeared in the seismic area,which was in accordance with the earthquake fault in nature.The quantity of local deformation on the north wall was slightly larger than that on the south wall,and the deformation distribution area of the north wall was relatively large.With the event impending,the deformation of the south wall varied increasingly,and the deformation center shifted eastward.Two and half monthd before the event,the west side of the fault was still locked while the east side began to slide,implying that the whole fault would rupture at any moment.These features can be regarded as short-term precursors to this earthquake.Within the period from 16 April 1996 to two and half months before the earthquake,the most remarkable deformation zones appeared in the north and south walls,which were parallel to and about 40 km apart from the fault,with accumulated local displacements of 344 mm and 251 mm on the north and south walls,respectively.The south wall was the active one with larger displacements.Five months after the earthquake,the distribution feature of interferometric fringes was just opposite to that prior to the event,expressing evident right-lateral shear.The recovered displacements are～179 mm on the north wall and～79 mm on the south wall,close to the east side of the fault.However,in the area of the south wall far from the fault there still existed a trend of sinistral motion.The deformation of the north wall was small but recovered fast in a larger area,while the active south wall began to recover from the east section of the fault toward the WSW.     

邻近建筑物对某基坑变形影响的分析

针对上海某地铁车站基坑工程施工中存在的安全隐患,结合地质水文资料,对基坑围护墙体及邻近建筑物的监测数据进行了分析,结果表明邻近建筑物对基坑变形有显著的影响,邻近建筑物的超载作用以及所在土层的性质是引起这次基坑异常变形的原因,对其他类似工程具有一定的参考价值。     

汶川地震地形形变监测与分析

地形形变监测与分析对于研究汶川地震对震区及青藏板块地形变化的影响有重要意义。通过收集相关监测点的汶川地震前后地形形变数据,采用统一模式进行数据处理,将震前与震后的形变监测成果归算到ITRF2005参考框架和2008.363（2008年5月12日）历元,计算得到震中区域的大地基准造成严重破坏,监测点形变位错,水平位移量达243 cm,沉降量达68 cm,隆起量达36 cm。并对汶川地震地形形变监测进行分析,认为位于“映秀镇—北川—青川”断裂带西侧块体呈现向东南方向移动并呈现隆起趋势;东侧块体向西北方向移动并呈现下沉趋势;北侧块体向东北方向移动,南侧块体向西南北方向移动,块体两侧形成了明显挤压形态。上述研究为进一步揭示汶川地震产生的机理和龙门山断裂带的活动提供了良好基础。     

丹巴县城后山滑坡应急加固深部位移监测成果

丹巴县城后山为一大型古滑坡。由于县城建设对古滑坡坡脚的开挖而逐渐复活。2005年2月,滑坡出现加速变形。为了解滑坡体的深部变形状况,掌握抢险加固处理的效果,为滑坡综合治理提供设计、施工、工程处理依据,在应急治理工程的中后期对滑坡体开展了深部位移监测,现对该监测成果进行分析,对滑坡的变形机理及实施抢险加固后的滑坡体稳定性进行评价。     

大坝GPS整体变形监测研究

本文探讨大坝GPS整体变形监测问题，文章设想了GPS整体变形监测方案并论证了大坝GPS监测可能达到的精度，最后指出只要选用设备，观测环境和观测方案恰当。GPS监测可满足大坝监测精度要求，实现高精度大坝变形监测自动化。     

桩锚支护结构设计及支护结构变形监测分析

结合北京一个基坑支护工程,从设计角度就桩锚支护结构在基坑支护中的应用及变形控制进行了阐述。根据受力情况,护坡桩主筋配筋采用不均匀布置方式,结合工程、支护结构特点分段配筋;为了满足基坑安全及现场施工用地,砖墙设计时,在砖墙中部增设混凝土腰梁;护坡桩施工中,运用不同的施工工艺,保证了护坡范围内古树的生命安全。从基坑开挖监测角度,对支护结构顶部水平位移进行了监测,对周边建（构）筑物进行了沉降监测,同时对锚杆进行了检测与监测。结果分析表明,基坑水平及垂直变形量均在设计控制范围内,基坑整体稳定,桩锚支护结构对变形起到了有效的控制作用。     

西南极菲尔德斯地壳形变监测的数据处理与分析(英)

In order to study contemporary crustal movement of Antarctic, China has not only constructed the deformation monitoring network in West Antarctic Fildes strait region, but also monitored the network by using DI-20 Geodimeter and GPS instruments, and participated the Antarctic GPS Campaign Observation organized by SCAR as well.During mathematics processing of crustal horizontal deformation observations, a method to bring deformation parameters into the error equations of observations is discussed in this paper. Several classical deformation models, such as rigid body displacement and strain, are introduced in detail. By analyzing the reference datum of statistical geodetic network, a conclusion is drawn that it is unfit to use rank-defected reference datum for the crustal deformation analysis, and another method is developed to set up different additional weight matrix for every different kind of parameter, the classical adjustment and rank-defected adjustment are well unified. Two methods of considering or non-considering the relation between point parameters and deformation parameters are compared, and the former is more appropriate than the latter. A series of programs are developed to implementing the method mentioned above and the analysis of West Antarctic Fileds deformation monitoring network. It is also involved GPS data processing and analysis of deformation results in the paper. The research results indicate that it seems exacting displacement in Fildes rift region, but the displacement is not large, just a little rift shear movement.     

立井变形监测与治理

针 对 我国 部 分 统 配煤 矿 立 井 变形 情 况 ,介 绍 了 立井 破 坏 和 变形 两 种 类 型的 原 因 、预 计 方 法 、监 测 方法 及 治 理方 案,对于 立 井的 变形 监 测与 治理 工 作具 有一 定 的借 鉴意 义 。     

GPS三维监测试验网的两期成果分析

通过介绍GPS三维监测试验网的第二期观测成果,对两期观测成果进行了比较分析。结果表明,两期成果的尺度没有系统偏差,而GPS基线向量的坐标轴指向存在系统偏差。只要统一各期成果的坐标轴指向后GPS将有望以毫米级精度进行三维形变监测。