关于重构三维形变场的方法综述

为了更好地研究地壳形变细节和运动机理,需要获取地壳精确三维形变场的方法。本文首先介绍重构三维形变场理论的发展历程,综述了目前几种主流的重构三维形变场的方法,包括:基于升、降轨SAR干涉对测量和方位向形变测量,构建模型获取三维形变场;联合GPS和DInSAR测量的形变值,构建模型解算三维形变场;联合多个视角的视线向形变观测结果,构建线性模型解算三维形变场。每种方法都有各自的特点、也有其特定的使用范围,本文对这些方法以及它们的特点进行总结,在此基础上对重构三维形变场理论的发展进行展望。     

基于Sentinel-1数据对青藏高原五道梁多年冻土区地面形变的监测与分析

在气候变暖背景下,地面形变监测可以反映多年冻土的发育趋势。利用欧空局Sentinel-1降轨数据（2014年11月27日至2017年3月4日）,基于SBAS-InSAR技术,获取了五道梁多年冻土区的地面形变状况,并分析了环境因子对其的影响。结果表明,近年来该地区地面主要表现为沉降趋势,与水准实测形变趋势吻合,相对误差为22.4%,均方根误差为4.3 mm;形变变化速率为-10.28 mm·a^-1,相对误差为14.79%。植被类型、地形地貌对多年冻土区地面形变影响较大。植被发育越好,由于土壤含水量越高,地面形变量越大;而植被覆盖度在一定程度上会影响Sentinel-1数据获取地面形变信息的精度;地形起伏较大的山区形变量存在垂直向与南北向的差异;水体分布较多的地区,信号失相干相对严重,Sentinel-1数据获取地面形变信息的能力会受到较大的影响。此外,降水事件与日冻融循环作用对Sentinel-1数据获取地面形变信息的精度影响也不可忽略。因此,在利用Sentinl-1数据获取青藏高原多年冻土区地面形变信息时,要综合考虑下垫面、气候条件与冻土日冻融循环的影响。     

TomoSAR技术在城市形变监测中的应用

作为永久散射体雷达干涉测量技术的延伸,多基线SAR层析成像技术能够分离单个SAR像素内的多重散射体信号,精确地获取人工地物目标的三维位置和形变信息,突破城市地区形变监测中叠掩效应的制约,实现城市动态形变监测。尤其是新代高分辨军SAR卫星发射成功后,为城市动态形变监测研究提供了大量高分辨军高精度数据源。本文首先介绍SAR层析技术的理论模型,然后归纳了现有的层析算法和应用领域,最后探讨了该技术发展面临的关键问题并展望了其广阔发展前景。     

利用高分辨率影像建立三维虚拟校园——以"数字成都理工大学"为例

以数字化校园工程———“数字成都理工大学”为例,探讨利用航空影像和数字摄影测量技术,获取基础空间地理信息的方法及途径。并采用三维建模软件Cyber C ity对建筑物进行三维建模。而对于复杂地物,采用三维地理信息系统IMAGIS软件建立单个模型,从而实现了成都理工大学校区的三维可视化虚拟重建和漫游。实践证明,利用数字摄影测量技术和遥感影像,能够有效地获取大范围区域地表地物的三维信息,并快速地建立地面模型和三维景观。     

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     

基于InSAR同震形变场的烈度评估研究

在发生破坏性地震之后,及时地获取人口聚集区的震害状况,对灾后救援工作有着十分重要的意义。利用合成孔径雷达差分干涉测量技术,可以快速、大范围地获取震区的地表形变。然而,如何基于同震形变精确地获取人口聚集区的地震烈度,进而为震后救援提供及时准确的灾情信息,还是一项有待研究的科研难题。本文以2010年4月14日青海玉树7.1级地震为例,利用人口聚集区的同震形变开展了地震烈度的评估。结果表明,利用差分干涉测量技术获取的地震同震形变,可以初步地评估人口聚集区地震烈度的分布状况。经过与实地调查烈度对比验证,评估精度达到74%左右,这表明基于地震形变的烈度评估结果与震后调查公布的结果有较高的一致性。地表形变资料对于地震烈度的早期评估、震区受灾状况的快速认识具有着重要的参考价值。     

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。     

三维激光扫描技术在矿山开采沉降中的应用研究

三维激光扫描技术具有高分辨率、高采样率以及非接触式测量优势,它突破了传统的单点测量模式,非常适用于获取矿山的复杂表面和高危区域的空间三维信息。文章阐述了三维扫描仪的种类、技术原理和在矿山开采沉陷中的应用,同时介绍了三维扫描点云数据的后期处理过程及应用。在工作实例中,通过三维激光扫描仪与精密全站仪所测结果进行了对比分析,结果表明:两种技术方法获取的信息数据基本相符,可以满足生产需要,进一步论证了运用三维激光扫描技术对矿山沉陷区进行监测的可靠性和可行性。     

用InSAR技术提取数字高程模型的研究

合成孔径雷达干涉测量(InSAR,Synthetic Aperture Radar)是一种获取地面数字高程模型(DEM)和探测地面微小形变的新技术。这里概述了干涉测量的发展历史,介绍了干涉测量的基本原理,并利用青藏高原库塞湖地区的数据对干涉测量获得地面数字高程模型进行了详细的阐述,最后对生成的地面数字高程模型进行结果分析。     

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。     

无人机低空摄影测量在黄土滑坡调查评估中的应用

无人机低空摄影测量技术是继遥感和三维激光扫面之后,在三维空间数据领域中又一个可用于大面积、高精度和快速获取三维点云数据的技术方法。随着摄影测量算法的改进和商品化发展,目前该项新技术在国内外广泛应用于各个领域,在地质灾害防治领域的应用也处于不断尝试阶段。结合利用无人机低空摄影测量技术调查甘肃黑方台地区黄土滑坡实例,在简要介绍低空摄影测量的基本原理和数据获取方法的基础上,阐述了该技术在区域黄土滑坡调查(面积为36 km~2)和单体黄土滑坡调查方面的应用效果。结果表明:在区域滑坡调查方面,可以很好地认识其空间分布规律和发育特征;在单体滑坡方面,通过滑坡前后两期低空摄影测量数据分析,很好地认识滑坡的滑前变形迹象和成灾过程。由此可见,低空摄影测量技术在地质灾害防治领域具有广阔应用前景和一定科研价值。     

利用雷达差分干涉测量技术获取汶川MS 8.0地震形变场

利用ENVISAT/ASAR和ALOS/PALSAR数据,结合两路差分干涉测量技术获得了汶川地震的同震形变信息和震前、震后地面在卫星视线(light of sight,简称LOS)方向上的形变特征。结果表明,汶川地震引起的地面形变范围广,程度大,地震形变沿断层向北北东向扩展,所形成的差分干涉条纹明显。地面的形变特征对于推断断层的性质,研究地震形变和地震发育特征具有重要的参考价值。另外,将同震雷达差分干涉测量的结果与利用USGS发布的汶川地震有限元断层模型(finite fault model)反演的LOS方向的形变进行了对比验证,发现二者在断裂带的上盘具有较好的一致性,但在下盘却有较大的误差。通过不同传感器干涉结果的对比发现,L波段的雷达干涉结果更能够反映汶川大地震在龙门山断裂带附近的地面形变信息。     

利用InSAR技术监测徐州市矿区地表变形

徐州煤矿资源丰富,煤矿的开采和利用,在产生巨大经济和社会效益的同时,却造成了大规模的地面沉陷,区内大量的农田、建筑物、道路等受到影响和破坏。InSAR测量技术的差分干涉图用于监测厘米级甚至更微小的地面形变,具有全天候、大面积监测地面沉陷的优势。以徐州地面沉陷监测为例,介绍了InSAR测量技术在矿区地面沉陷监测领域中的实际应用。     

In—SAR测量中的永久散射体技术

尽管D—INSAR技术有定期常规精确监测滑坡的巨大潜力，但对于监测火山和地震断层的活动仍然面临着挑战。时间去相关和大气异质性构成了主要的限制。时间去相关使。INSAR测量在植被覆盖地区无法应用，通常这些地区的电磁剖面或每个分辨率单元内散射体的位置会随时间而变化。另一方面，在估算DEM和形变模式时，大气异质性引起的低波数变化也会受人为因素的影响。     

基于数字近景摄影测量的岩体结构面几何信息解算模型

为了快速、全面地获取岩体随机结构面信息而提高稳定性评价工作,在数字近景摄影测量测取结构面空间坐标的基础上,应用立体几何、方位概念和投影变换理论,提出并建立了基于空间坐标的结构面迹线三维模型、任一投影展示面的迹线二维模型和详细判据的产状解算模型。迹线三维模型数据更加详实展示迹线分布状况,迹线二维模型数据又能获得任一重要投影面的迹线信息并突显迹线物理意义;应用误差理论,探讨了基于数字近景摄影测量的产状解算模型获取产状的精度。实验表明,在数字近景摄影测量建立边坡三维模型点位测量精度≤2 cm时,能够解决近似线状结构面的产状获取问题。因此,岩体结构面几何信息解算模型与数字近景摄影测量相结合,可采集到更为全面的结构面几何信息并用于岩体稳定性评价。     

利用地面LiDAR精细化测量活断层微地貌形态——以毛垭坝断裂禾尼处断层崖为例

受地壳内部持续运动和沉积、风化等自然动力及人类生产与生活活动影响,活断层微地貌形态往往比较复杂,传统测量方法较难快速、高效地获取大范围内精细化的活断层微地貌形态,激光雷达扫描技术的出现和发展为活断层微地貌的精细化与定量化研究提供了新的技术手段。以川西理塘毛垭坝盆地北缘的正断层崖为研究对象,利用地面LiDAR获取活断层微地貌高精度点云后,经过点云配准、滤波、重采样和三角构网处理后,建立了0.05 m分辨率的数字高程模型和真彩色三维模型,在此基础上分析了断层崖地貌特征,并获取了正断层错动两期最新地貌面的精确垂直位错量。研究结果表明,地面LiDAR技术是精细测量活断层微地貌形态和量化相关地貌特征参数的有效手段,提高了活断层微地貌形态测量的精度和认识水平。     

干涉雷达遥感技术及其在地学信息提取中的应用

干涉雷达遥感技术是一种用于测量高程、地面位移和地表变化的全新技术。它利用合成孔径雷达回波的相位信息，通过对同一地区进行的至少两次满足干涉条件的观测，获取其干涉相位和干涉图，进而获取DEM或进行差分处理。文章详细介绍了干涉雷达技术原理，讨论干涉雷达处理的基本条件，分析基线、时间对干涉雷达处理的影响以及干涉雷达技术的误差考虑，并按步骤介绍了干涉雷达技术在地学信息提取中的一个应用－－DEM提取。     

差分干涉SAR冻土形变检测方法研究

季节性冻融导致的地表形变是冻土地区工程建设的主要病害,冻土的冻胀和融沉是影响青藏公路以及目前建设的青藏铁路路基稳定的重要因素.近年来,差分干涉测量技术已成为地表形变测量和监测的重要工具.基于重复轨道的ERS 1/2雷达图像,研究了利用干涉SAR技术探测冻土形变的方法,经过对引入DEM差分干涉SAR技术的处理和分析,得到研究区冻土形变结果.通过与实测数据比较,表明重轨差分干涉测量可以精确地探测冻土表面形变,可用于青藏铁路冻土形变监测.     

D-InSAR技术在阿干镇矿区地面沉降监测中的应用

煤矿区过度开采引起的矿区地表形变和地面塌陷对人民群众的生命和财产安全造成极大的隐患,准确获取矿区地表形变范围及形变量、预测地表形变趋势具有重要意义。传统的地表形变监测手段都是基于点位的观测,成本较高且难以获得整体形变趋势,本文采用先进的D-InSAR技术,针对D-InSAR技术流程中时空基线对相干性的影响、干涉图滤波方法及参数的影响等关键问题进行了大量实验和讨论,并提出了优化方案,获取了阿干镇煤矿区过度开采导致的两个严重塌陷区域及形变量,实验结果与甘肃省地质环境监测院实地调查结果高度一致,充分体现了D-InSAR技术在获取地表微小形变方面的强大优势及发展潜力,对D-InSAR技术在矿区地表监测、安全生产及土地规划等方面具有很好的实际意义。     

基于三维激光扫描仪和全站仪技术的外立面测量方法

建筑物外立面测量工作的传统作业模式采用全站仪测量,作业效率低。随着科技的发展,地面三维激光扫描技术在建筑物外立面测量工作中广泛地应用,但是由于作业环境的限制,扫描仪作业难免会有作业死角。针对这一问题,提出了利用全站仪免棱镜测量技术定点补测的方法,形成了一套地面三维激光扫描仪结合全站仪快速高效地完成建筑物外立面绘制的作业流程。结合工程实践,总结了外业作业及内业绘图过程中应注意的问题。