D-In SAR技术在地震同震形变研究中的应用

InSAR技术全天候、全天时、大面积、高精度、高可靠性的观测能力已经越来越开始受到世人的瞩目。目前的InSAR技术已不仅仅是测绘研究领域获取高精度数字地形高程模型 (DEM )的一种解决途径。随着合成孔径雷达差分干涉测量技术 (D InSAR)的不断发展 ,该技术已经开始比较广泛地应用于地形测绘、地震同震形变、地面沉降、滑坡、火山爆发、冰川运动等研究领域的探索和实践之中 ,并且开始在地表变形与运动研究中发挥出相当重要的作用。本文介绍的重点是D InSAR技术的基本原理、研究现状及其在地震同震形变中的应用和前景     

DInSAR技术监测玉树地震同震形变场的研究

近二十年来,合成孔径雷达干涉测量技术（DInSAR）作为一种监测地表形变的有效技术得到广泛应用,其视线向精度可达厘米级甚至毫米级。该技术尤其是对监测快速、激烈的地表形变更为有效,如地震、火山等。利用DInSAR技术,选用日本ALOS卫星PALSAR数据,获取了2010—04—14玉树Mw6．9地震的同震形变场。结果表明：地表至少发生过3次地表破裂,沿断层走向的形变分布范围远远大于垂直断层分布范围,形变分布特征以左旋走滑为主。     

利用InSAR研究西藏拉孜地震同震形变

采用欧空局ERS—1卫星雷达数据获取了1993年Mw 6.2级西藏拉孜地震同震形变场,并采用弹性位错模型反演了该地震的断层参数。结果显示该地震产生的最大地表位移约为12 cm,断层倾角为42°,不支持该断层为低角度正断层的论断。     

青海玉树地震差分干涉雷达同震形变测量

2010-04-14青海玉树发生7.1级地震后,作者利用震前和震后获取的日本ALOS卫星PALSAR遥感数据,开展了差分干涉雷达(D-InSAR)地震同震形变测量与分析。结果表明:玉树地震引起较大范围地表变形,地震变形沿玉树—甘孜断裂带向南东东方向扩展,在N33.7°,E96.81°附近达到最大形变量,D-InSAR监测到雷达视向上的最大形变量为35cm。地表形变特征对于评价玉树地震破坏程度、推断断层性质、研究地震形变和地震孕育特征具有重要的参考价值。     

利用InSAR及其差分技术获取仲巴地震的同震形变场

本文简要介绍了InSAR及其差分技术的基本原理,并以仲巴地震为例,采用已知DEM的二路差分法获取了仲巴地震的同震形变场。结果表明:仲巴地震为是一个以倾滑为主的浅源正断层型地震,断层面走向近乎南北方向。     

GPS时间序列中同震和震后形变的自动识别和估计

地震发生时,附近GPS观测站会捕捉到同震和震后形变,同震和震后形变对地学研究和维持动态参考框架具有重要作用,识别和估计同震和震后形变也是GPS时间序列处理的重要内容。提出综合检校法识别和估计GPS时间序列中的同震和震后形变,首先利用该方法对GPS站建模,综合考虑多源的同震阶跃及兼容性和均方根RMS减小率来判断测站是否受到地震影响,然后用试错法搜索最优衰减常数τ后,利用最小二乘估计包含同震和震后形变的所有参数,最后以真实震例验证了该方法的有效性。     

利用SAR影像配准偏移量提取地表形变的方法与误差分析

单一的InSAR观测技术可提取地表沿雷达视线方向(LOS)上的一维位移,而利用SAR影像配准过程中的同名像素偏移量可提取地表沿雷达方位向(近南北向)与距离向(近东西向)的二维形变场,与LOS方向的一维形变形成优势互补。本文在分析SAR影像配准偏移量提取地表形变场方法的基础上,推导建立了雷达方位向与距离向形变提取的误差模型,探讨了该方法提取地表形变的主要误差源。以Bam地震ASAR影像和玉树地震PALSAR影像为数据源,分别开展同震形变场的提取与误差分析试验,结果表明,基于SAR像素配准偏移量提取同震形变场的精度主要受匹配窗口尺寸与过采样因子影响,形变提取误差随匹配计算窗口的增大而减小,形变提取精度随过采样因子的增大有适量提高,地形起伏效应在高差较大的SAR影像区域中表现较为显著。     

北斗在地壳形变监测中的应用进展

北斗卫星导航系统(BDS)于2020年建成并开始向全球提供服务。如何提高其在防灾减灾领域的应用是目前关注的焦点。本文梳理了国内外采用BDS数据开展地壳形变(包括同震和震间形变获取)研究的现状,总结了BDS数据的定位精度,归纳出基于BDS数据的地壳形变监测需要进一步解决、有待拓展的关键问题:①扩展GNSS地壳形变监测的内涵,采用GPS与BDS双模或多模算法提高形变解算精度;②开展BDS实时形变监测在地质灾害早期识别中的应用;③开发、发布相关数据处理算法与软件系统,切实推进BDS在高精度地壳形变监测领域的应用。     

InSAR同震地表三维形变反演：一种顾及形变梯度的联合解算方法

同震地表三维形变场是对地震引起的地表形变在真实空间中最直观的描述,在地震形变研究中,同震地表三维形变场的恢复具有重要意义。针对目前地表三维形变解算方法存在的不足和缺陷,提出了一种顾及形变梯度的同震地表三维形变场联合解算方法。该方法利用形变梯度信息将合成孔径雷达干涉（interferometric synthetic aperture radar,InSAR）观测的形变区域分解成形变梯度近似相等的互不相交的子区域,然后根据子区域内观测值数量选择加权最小二乘法（weighted least square,WLS）或基于应力-应变模型（stress-strain model,SM）和方差分量估计（variance components estimation,VCE）的InSAR三维形变解算方法（SM-VCE）获取同震地表三维形变场。模拟实验和实际震例研究结果表明,相比于传统的WLS和SM-VCE方法,通过形变梯度信息能有效恢复地震破裂带的地表三维形变,得到更加完整和可靠的同震地表三维形变场。     

烟囱倾斜变形观测的新方法及其应用

从测量实践中发现烟囱倾斜变形观测方法-前方交会法观测设计的不足,运用测量误差理论和高等数学极值原理,通过采用调整图形结构和改变测站位置的方法,找到烟囱倾斜变形观测的新方法.大角前方交会法(eA≈-eB)或小角前方交会法(eA≈eB).     

星载合成孔径雷达构像方程及其应用于轨道精化的研究

星载合成孔径雷达构像方程是地理编码、立体测量、影像定位等几何处理的基础。本文首先讨论了构像方程的参数选择,在充分考虑轨道物理模型及摄动力影响的基础上,提出了一套改进的轨道模型参数。从距离方程及多普勒方程出发,详细推导了包含轨道模型参数及成像处理参数的星载SAR构像方程。作为构像方程的一个具体应用,本文研究了星载SAR影像的轨道精化问题。将构像方程线性化,对每个地面控制点列出误差方程,可以用类似于航空影像的空间后方交会的方式精确求解轨道模型参数。试验中从1∶5万地形图上量取了5个地面控制点,对一景Radarsat SAR影像进行了轨道精化。比较发现,头文件提供的轨道与精化的轨道之间有约2km的位置差异,用精化的轨道数据得到了高精度的几何校正结果。它间接地表明了轨道精化算法的正确可行。     

非差模糊度整数固定解PPP新方法及实验

分析了标准模型中非差模糊度无法固定的原因,提出了非差模糊度整数解的小数偏差分离(fractional bias isolating,FBI)模型与方法。实验结果表明,使用30min的静态观测数据,即可达到水平方向mm级、高程cm级的定位精度,相比浮点解水平方向精度提高了一个数量级,高程方向也改善了50%～60%,同时,对流层天顶延迟ZPD的精度也有20%～30%的改善。     

北斗卫星钟差异常值处理的似然比方法

北斗卫星导航系统(BDS)星载原子钟由于受到空间环境的影响和各种不确定因素的干扰,导致获取的卫星钟差数据中经常会出现异常扰动,从而降低了卫星钟性能分析的可靠性、破坏了钟差建模和预报的有效性、影响导航定位结果的精准度,需要对BDS卫星钟差数据中存在的异常值进行探测和处理。基于求和自回归移动平均模型建立BDS卫星钟差异常值探测的方差膨胀模型;运用似然比方法对BDS卫星钟差时间序列中的异常值进行探测;推导了Score检验统计量,运用最小二乘法对异常扰动的大小进行估计。试验结果表明,似然比方法能够准确探测BDS卫星钟差数据中异常值的位置,精确估计异常扰动的大小。     

一种新的综合Kalman滤波及其在星载GPS低轨卫星定轨中的应用

针对将Kalman滤波方法应用到星载GPS定轨时,由于动态噪声和观测噪声确定不准而造成滤波的发散、污染观测值造成Kalman滤波估值的扭曲及计算舍入误差可能带来协方差阵的不正定性等缺陷,提出了一种新的综合Kalman滤波方法。该方法用拟准检定法准确地探测和修正量测方程中存在的粗差;用UD分解算法克服了数值的不稳定性,改进了计算精度;用Sage自适应滤波器克服滤波器的发散。算例结果表明,这种综合卡尔曼滤波方法具有数值稳定性好、较强的自适应性和较好地削弱粗差影响等优点。     

Sentinel-1A SAR影像及其在矿区地面沉降监测中的应用研究

详细介绍了Sentinel-1A SAR影像数据的基本参数、工作模式、应用领域等。利用2016.11.09—2017.03.09的5景Sentinel-1A C波段SAR影像数据进行矿区地面沉降监测试验。基于SARscape利用双轨D-In SAR技术进行差分干涉处理,得到了研究区地面沉降分布图,直观地再现了研究区在2016.11.09—2017.03.09的沉降分布、沉降量级等。结果表明济宁某矿区在监测期间地面相对稳定,未有大面积和大量级的地面沉降发生,4个干涉对监测到的最大沉降都未超过3 cm。     

一种优化的自由网平差及其在变形监测中的应用研究

主要介绍使用序贯平差与秩亏自由网平差联合的方法对自由网平差进行优化,此优化方法能集合自由网平差无控制点约束的特点和序贯平差处理大数据量的高效率特点.最后通过工程实例具体阐述了将该优化的自由网平差方法应用于变形监测中.     

一种新的CR点目标识别方法及其在公路形变监测中的应用

提出了一种基于强度与相关系数综合评定指数的人工角反射器(CR)点目标识别方法。应用该方法在获取的5幅研究区域SAR影像上分别查找CR点位置,并将不同影像上相邻CR点间的距离进行比较以验证结果的准确性。利用这些CR点对高速公路进行形变监测,成功获得了其在2008~2009年间的形变量,得到了与水准实测数据较为吻合的形变结果。     

小波分析在高层建筑动态监测中的应用

变形分析中，研究小波变换的最终目的在于应用。首先简要介绍了基于小波变换的变形分析方法、作用及实施步骤。然后，结合厦门建行大厦高层建筑GPS动态监测的实测资料进行分析。结果表明，应用小波分析法可以有效地实现结构振动信号的提取。文中给出了GPS动态监测方案、数据分析方法及结果。     

一种定义影像相似性的新方法及其在影像检索中的应用

在众多基于内容的影像检索机制中,标准影像和待检索影像之间的比较是一种常用的方法。当前,影像比较的一个最大障碍是如何定义影像的相似性问题。现有的影像相似性系数的定义基本上是基于影像距离函数的,这些参数存在这样或那样的问题。本文从一个影像检索的实际应用问题出发,提出了一种基于变差函数的描述影像相似性的参数,并设计相应的算法,不仅很好地解决了实际问题,而且为影像相似性的描述提供了一个新的参数。