基于观测时间配准的升降轨InSAR数据二维形变场解算

传统差分干涉技术只能获取雷达视线方向的一维形变场,极大地限制该技术的应用。联合升降轨InSAR数据,可以解算出地表二维形变场。然而,受卫星轨道参数的限制,即使是不同的卫星,也很难做到对同一目标的同步观测,造成升降轨观测时间的不一致,进而降低二维形变解算精度。针对上述问题,文中提出一种升降轨观测时间配准方法,即以其中一轨SAR时序数据的采集时刻为参考,采用数据插值技术,对另一轨SAR时序数据获取的时间累积形变量进行内插,得到对应参考时刻点的形变量。最后,联合解算时间配准后的两个一维形变量,获取研究区域的二维形变场。为验证所提方法的有效性,文中以苏锡常地区为例,开展二维形变场的解算实验。研究结果表明,所提方法可以更加准确地反演地表二维形变场。     

优化先验模型参数的矿区多轨InSAR三维形变监测

监测煤矿开采导致的地表三维形变对于矿区地质灾害防控和开采沉陷机理研究至关重要。针对单轨道InSAR和先验模型融合解算矿山三维形变存在精度不高、时间分辨率差的问题,本文提出了一种通过优化先验模型参数的矿区多轨InSAR三维形变解算方法。首先,利用Weibull模型同步4个轨道LOS向形变位移,以此削弱不同轨道之间时间异步对三维形变解算精度的影响,并采用加权最小二乘求解矿区垂直向和东西向形变;然后,根据垂直向和东西向形变优化矿区开采先验模型参数;最后,解算南北向形变位移。利用覆盖大同矿区的TerraSAR-X数据和3个轨道Sentinel-1 InSAR数据集对本文方法进行验证。研究结果表明,与地面GPS监测点相比,本文方法可以获得相对精确的三维形变结果,垂直向RMSE、东西向RMSE和南北向RMSE约为1.1、1.4和2.1 cm。     

利用干涉技术定权建立巴姆地区三维形变场

针对传统合成孔径雷达差分干涉测量技术(D-InSAR)只能得到地震区域在雷达视线方向的形变量,即竖直、东西、南北三个方向形变在雷达视线方向的投影,而在研究地震时一维形变量不能满足需求和D-InSAR技术对南北向极不敏感的问题,利用多孔径合成孔径雷达干涉测量技术在监测南北向形变量中的优势与D-InSAR技术在监测垂直方向的形变量中的优势相结合,并用形变图方差法对这两项技术进行定权,建立了伊朗巴姆地区的三维形变场。     

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与InSAR数据融合在矿山开采沉陷形变监测中的应用探讨

GPS与InSAR数据融合具有重要的研究意义,本文分析了传统测量方法在矿山开采沉陷形变监测中的不足,讨论了GPS与InSAR数据融合的技术优势及其在InSAR相位解缠算法、水汽模型和大气层延迟误差改正模型、时间域与空间域的融合模型和算法等方面研究内容,提出了GPS与InSAR数据融合的研究特点与具体方法,并给出了比较详细的研究方案。     

基于GIS的InSAR结果分析方法及在汶川Mw7.9级地震同震解释中的应用

利用GIS对InSAR结果进行分析可以更全面地解释地表形变机制。介绍了利用GIS对SAR影像进行裁剪、切割和拼接处理、剖面和等值分析的方法。在此基础上,以汶川Mw7.9级地震为例介绍了基于GIS的InSAR结果分析方法在地震形变机制解释方面的应用:①根据InSAR距离向偏移量和同震形变场,利用GIS技术提取了汶川Mw7.9级地震发震断层的地表迹线;②将基于位错模型正演得到的视线向形变场与InSAR同震形变场进行比较,得到了汶川地区InSAR同震形变场的上盘和整体改正数,进一步借助GIS进行修正得到了更为真实的InSAR同震形变场;③利用2D/3DInSAR同震形变场、干涉纹图和剖面分析结果对汶川Mw7.9级地震同震形变特征进行了具体分析和解释。     

日本2011 Tohoku-Oki Mw 9.0级地震的同震形变及其滑动分布反演:GPS和InSAR约束

利用覆盖整个日本东北部的3个条带的Envisat/ASAR降轨数据和6个条带的ALOS/PALSAR升轨数据,通过二通差分干涉处理,首先得到了2011年日本Tohoku-Oki Mw 9.0级地震的初步同震形变干涉结果,然后,利用GPS同震观测值对InSAR结果进行校正和基准统一。在此基础上,采用弹性半空间矩形位错模型,联合GPS和InSAR观测结果对同震滑动分布进行反演,获取了发震断层的断层滑动分布。结果显示,此次地震的滑动分布主要发生在40～50km深度范围内,最大滑移量为50.3m,释放的能量为3.20×1022 N·m(相当于Mw 8.94级)。     

多视角InSAR数据解算2017两伊地震三维同震形变场

2017两伊地震是自1900年以来发生在扎格罗斯山脉的最大地震,为了研究此次地震引起的同震形变场,利用覆盖同一地区的3对Sentinel-1A升降轨数据分别进行两通差分DInSAR处理,得到了研究区3个视线向的地表同震形变场,通过直接解算法重建了研究区的三维同震形变场。试验表明：3种视角的升降轨视线向上升与沉降总体趋势基本一致;联合多个视角的观测结果可以实现三维形变场的重建;根据地表视线向和三维同震形变的特征以及地质构造背景推测了发震断层很有可能为扎格罗斯山前断层。     

基于时序InSAR技术监测大桥历史形变

2019-06-14,河源市源城区东江大桥第三跨第二桥墩以及第四跨第三桥墩出现了垮塌,此次事故造成了人员伤亡和重大经济损失.为了分析此次灾害事故发生发展的成因,本研究获取了Sentinel-1A雷达卫星2018年12月至2019年6月的历史影像数据,基于时序InSAR技术手段处理得到了该监测时间段内的历史形变信息.研究...     

基于GPS速度场采用RELSM模型分析关中地区现今地壳形变特征

利用2001~2004年关中地区及周边区域GPS观测资料,运用整体旋转与线性应变模型(RELSM)研究了关中地区地壳水平运动及应变场特征,探讨了其与地震、地裂缝活动的关系。结果表明:彬县—西安—蓝田是关中地区地壳水平差异运动的分界带;泾阳—西安—咸阳—临潼—三原地区同时是最大剪应变、面膨胀高值区,也是地壳运动显著差异带,同时该区还发育多条深大活动断裂,具备发生中强地震的必要条件;甘青块体的向东挤压加之周围块体的运动,形成了关中地区西部表现为压缩,而东部表现为伸展的特点;泾阳—西安—咸阳地区地壳伸展运动强烈,地裂缝十分发育。     

基于GPS观测数据的云南地区地壳形变特征研究

利用1999~2013年间多期GPS观测数据,将云南地区分为5个活动块体,研究区域现今水平运动特征、应变特征以及各块体的运动特征,反演主要活动断裂带的走滑速率。结果表明,区域水平运动具有北强南弱的特征,小江断裂带、红河断裂带对云南地区构造活动具有明显控制作用,改变了断裂带两侧的运动特征;区域应变具有明显的差异,西部以拉张应变为主,东部小江断裂带周边地区拉张和挤压应变均衡且为强应变区,滇东地区应变较小;各块体运动方向与速率存在差异,滇东块体为逆时针旋转,其余块体顺时针旋转;基于块体模型反演的主要断裂带的走滑速率与地质方法获取的走滑速率具有较好的一致性。     

汶川地震GPS形变约束的破裂分段特征及滑移

为了解2008年汶川地震破裂分段特征及滑移,采用弹性位错模型和模拟退火算法,数值模拟汶川震区密集的GPS同震形变。结果表明,GPS同震形变场至少需要用铲状的映秀-北川五断裂加上灌县－江油断裂来模拟,该模型对GPS数据的符合程度与汶川地震滑动分布模型相当,基本反映了汶川地震破裂特征。映秀－北川断裂总长255~294km。南段以逆冲为主,分上下两层,最深达30km。中段右旋走滑和逆冲都很大,而北段以右旋走滑为主。映秀段地震周期最短为3000年。破裂上层深度14km可能是龙门山中央断裂的闭锁深度。汶川地震可能源于相邻块体的相对运动和挤压、深部滑脱或浅部闭锁,在薄弱构造处首先爆发地震。     

融合GPS与强震仪数据实时监测瞬时地壳形变

针对强震仪与GPS各自的优点与缺陷,以2016年意大利Mw 6.0级地震为例,探讨了利用Kalman滤波融合GPS与强震仪数据实时监测中等强度地震引起的瞬时地壳形变的可行性与优势。Kalman滤波获取的位移波形以GPS数据作为整体趋势,细节部分用强震仪数据进行描述,融合后的位移波形精度较高,能够准确和细致地描述地震引起的地表动态形变;与此同时,Kalman滤波位移波形也能够准确地探测中等强度地震引起的同震永久阶跃;Kalman滤波位移波形的功率谱在低频部分与GPS位移波形的功率谱密度相似,在高频部分与强震仪位移波形的功率谱密度相似,表明Kalman滤波结合了GPS与强震仪各自的优点;交叉小波分析表明,Kalman滤波获取的位移波形与GPS、强震仪数据呈现较强的正相关性,小波相似值均在0.8以上。以上结果表明,融合GPS与强震仪数据可以结合二者各自的优点,弥补各自的缺陷;融合GPS与强震仪数据可以有效探测中等强度地震引起的瞬时地壳形变。     

基于三维激光扫描的边坡变形数据提取研究

以北京市门头沟区尾矿边坡为例,运用三维激光扫描技术对尾矿边坡进行研究。通过对不同时段采集的点云数据处理,形成相应时段尾矿边坡三维模型。采用等高线比较、三维质检软件比较,提取出边坡变形数据。三维激光扫描技术使滑坡体测绘从传统的GPS或者全站仪单点数据采集变成连续密集的自动获取海量点云数据,增加了测绘信息量。三维激光扫描技术不仅提高测量精度和数据采集速度,且使工作效率实现大幅度的提高。     

Similar single-difference model and its algorithm for solving GPS monitoring deformation directly at single epoch

A new similar singledifference mathematical model ( SS-DM) and its corresponding algorithm are advanced to solve the deformation of monitoring point directly in single epoch. The method for building the SSDM is introduced in detail, and the main error sources affecting the accuracy of deformation measurement are analyzed briefly, and the basic algorithm and steps of solving the deformation are discussed. In order to validate the correctness and the accuracy of the similar single-difference model, the test with five dual frequency receivers is carried out on a slideway which moved in plane in Feb. 2001. In the test, five sessions are observed. The numerical results of test data show that the advanced model is correct.     

Similar single-difference model and its algorithm for solving GPS monitoring deformation directly at single epoch

A new similar single-difference mathematical model (SS-DM) and its corresponding algorithm are advanced to solve the deformation of monitoring point directly in single epoch. The method for building the SSDM is introduced in detail, and the main error sources affecting the accuracy of deformation measurement are analyzed briefly, and the basic algorithm and steps of solving the deformation are discussed.     

Research on ground deformation monitoring method in mining areas using the probability integral model fusion D-InSAR,sub-band InSAR and offset-tracking

With the aim of addressing the problem of accurately monitoring complete deformation fields over mining areas by means of Synthetic Aperture Radar (SAR), this paper proposes a solution to obtain complete deformation fields using the probability integral model to fuse deformation data derived from Differential Interferometric SAR (D-InSAR), sub-band InSAR and offset-tracking. This method is used for small-scale, medium-scale and large-scale deformation monitoring using D-InSAR, sub-band InSAR and offset-tracking, respectively. Finally, the probability integral model is utilized to integrate the three deformation fields, and a complete deformation field with high-accuracy over the study area can be obtained. The method is tested on 13 TerraSAR-X (TSX) images from December 2, 2012 to April 24, 2013 of the working face 52,304 of the Daliuta mining area in Shaanxi province, China. The complete deformation field of the working face during the 113-day mining period is obtained. The results show that during the process of working face advancing, the subsidence basin has been expanding along the direction of excavation. The relationship between the average maximum subsidence rate and the advancing distance of the working face can be described by a quadratic polynomial. It has been also observed that, when the underground mining reaches the full mining condition, the maximum subsidence value does not increase further. The accuracy of the proposed method is verified against the global positioning system field survey data. The root mean square errors in the strike and dip directions are 0.134 m and 0.105 m, respectively. Due to the support provide by the reserved coal pillars, the subsidence value above the reserved coal pillars is smaller.     

利用基于抗差垂直向方差分量估计的GPS-InSAR数据融合方法反演三维形变场

GPS-InSAR数据融合解算三维形变场模型易受观测值粗差影响,且基于方差分量估计的定权方法不具备抵御粗差能力,计算效率低下。鉴于此,本文提出了一种基于抗差垂直向方差分量估计的GPS-InSAR融合解算模型,利用方差分量估计方法及抗差估计理论,通过对观测值最优化分类并进行选权迭代,精确分配权重,进而有效计算三维形变场。试验结果表明,该方法能有效抵御观测值粗差不利影响,提高三维形变场反演精度,提升逐点式计算的三维形变场效率。     

基于拓扑数据模型的三维宗地合并与分割算法

三维宗地是宗地在三维空间的扩展,其合并与分割是三维地籍最常用、最基本的功能。在给出数据结构基础上,提出基于拓扑数据模型的三维宗地合并与分割算法。其中,合并算法通过查找公共面,获取公共面集,设立拓扑取舍准则,删除舍弃的边与顶点,合并被删除的边和顶点所属的共平面的面与边,更新对应的体与面实现。分割算法通过边分裂,以新生成边替换原始边;面分裂,以新生成面替换原始面;体分裂,以新生成体替换原始体实现。为验证算法,建立了实验原型系统,实验结果表明:算法有效、可行。     

Smart 3D数据的三维模型重建

针对Smart 3D生成的实景三维模型是一个三角网集合,并不能直接应用于数字城市建设、土地利用管理与城市规划的问题,该文提出了Smart 3D数据三维模型重建的方法:研究了基于分割过滤方法,提取高精度数字高程模型;基于参数化建模、纹理重建方法构建了建筑物三维模型。利用敦化市的倾斜影像进行了实验。实验结果表明:三维重建模型精度高、效果好、提高了自动化的程度,实现了城市建筑物模型的单体化。