基于相干点目标的多基线D-InSAR技术与地表形变监测

失相干（Decorrelation）与大气波动是影响重复轨差分干涉测量（D-InSAR）进行地表形变信息提取的主要因素。相干性降低使得干涉纹图在空间上表现为不连续,难以完成相位解缠。重复观测时大气波动引起的相位延迟在空间域上的不均一分布则降低了D-InSAR提取形变信息,特别是空间范围覆盖较大的形变场的精度。介绍了一种基于相干目标的多基线D-InSAR数据处理算法。该算法根据少量SAR数据构成多基线干涉纹图集,分别利用点目标检测算法和相干系数均值作为相干目标提取的测度;利用相位回归分析模型对干涉相位进行时间域迭代处理,从干涉相位中提取线性形变速率和DEM误差改正,通过迭代处理补偿高程误差,解算线性地表形变速率。该算法提高了D-InSAR形变监测的时间采样率,能准确获取每个观测时刻的形变累积量。以沧州地区2004—2005年的SAR数据为例,获取了该地区地表沉降线性速率及其演变状况。     

地表形变D-InSAR监测方法及关键问题分析

总结和分析了地表形变D-InSAR监测的主要方法和当前所面临的主要问题。针对常规D-InSAR技术中大气相位和低相干区域相 位解缠，分别介绍了基于Delaunay三角网的不规则格网解缠方法、累积干涉纹图处理方法（Stacking Interferograms）、永久性 散射体（PS）技术以及角反射器干涉测量（CR-InSAR）方法，分析了各自的适用条件和优缺点。此外，对有限数据量条件下低相干 区域大气相位校正、相干目标识别等问题进行了重点讨论。立足于工程应用需要，分别对D-InSAR测量地表形变的参数选择、测量 结果的精度验证、D-InSAR测量值与形变的关系、大区域处理以及形变场时空演变等问题进行了分析和讨论。     

D-InSAR技术在地表变形监测中的应用

详细阐述了以三轨法为例来推导D-InSAR技术提取地表形变的基本原理。通过算例分析,验证了D-InSAR技术提取地表形变法在地表形变监测的实用性。并将这方法所得数据值与常规水准测量值作比较,得出了一些结论。     

利用三轨法D—InSAR技术获取玛尼地震形变

雷达差分干涉测量（D-InSAR）技术以其高精度检测雷达视线向形变量的特性,在地学界得到广泛应用。利用三轨法D-InSAR技术提取1997年11月8日西藏玛尼地震的部分垂直形变和水平形变,结果表明：断裂为左旋扭动态势,北盘最大垂直位移约0．7m,南盘最大垂直位移约0．8m,北盘最大水平位移约1．6m,南盘最大水平位移约2．4m。表明三轨法DInSAR技术用于探测地震形变的巨大潜力和优势。     

基于D-InSAR三轨法的北京平原区地表形变监测

首先阐述了D-InSAR三轨法提取地表形变的基本原理,以北京平原区为实验区域,利用2009年9月到2010年4月间时隔210 d的三景Envisat ASAR数据进行解算,获取了该时间段内北京市城区范围内的整体地表形变,并将其与常规水准测量结果进行比较。结果表明,实验区监测结果范围与传统测量方法累计沉降量等值线吻合较好,D-InSAR三轨法能很好地反映实验区域的地面沉降情况。     

宜宾地震同震形变场双轨法D-InSAR技术的研究

为了研究2019年6月17日宜宾Ms6.0级地震引起的地表形变量,在欧空局下载覆盖研究范围内的Sen-tinel-1A卫星C波段雷达影像数据,使用SRTM(3″)DEM,采用双轨法差分干涉测量技术进行地表形变信息的提取,对比不同相位解缠方法对研究结果精度的影响,最终得到宜宾地震在视线方向上的形变图、形变量.结果表明:双轨法D-InSAR技术在地表形变信息提取的应用中,使用合适的解缠方法能够提高成果的精度.     

D-InSAR技术在地面沉降监测中的应用

阐述了D-InSAR技术中影像数据处理过程,包括对其中复影像配准、干涉图滤波、去除平地效应等进行了说明,然后利用三轨法差分干涉测量技术和ENVISAT ASAR雷达影像数据成功地获取了Bam地震引起的地表形变场,对形变场进行了详细的解译,并生成了地形3维图。     

D-InSAR技术应用于矿区开采沉陷的监测分析

文章分析了合成孔径雷达差分干涉测量技术(D-InSAR)相比较于传统监测手段的优势,作者采用二轨法D-InSAR技术,利用西山煤电古交矿区2个时段的TerraSAR-X数据,获取了该矿区试验时间段内的地面形变图,指出了处理D-InSAR数据过程中发现的一些问题,并对该技术用于监测矿区地表沉降进行展望。     

融合D-InSAR与GIS技术的矿区开采沉陷形变监测及预测方法

针对合成孔径雷达差分干涉测量（D-InSAR）技术能监测大范围地表形变信息,但单一的D-InSAR技术不能精确分析沉降分布的范围和位置的问题,本文以淮北袁店二矿为例,首先选择2015年4—5月2景C波段Radarsat-2和7—12月6景Sentinel-1卫星影像数据作为干涉影像数据构成6个干涉影像对,通过二轨法对其进行差分干涉处理和相位解缠提取干涉形变图;然后将D-InSAR差分干涉图与开采平面、开采计划图导入ArcGIS进行叠加,分析矿区开采沉陷区域的空间动态分布位置并进行定量分析;最后采用灰色理论模型进行预测。结果表明：D-InSAR叠加分析图能反映出在煤炭开采过程中沉降区域位置和分布范围;D-InSAR预测值与实测值最大相对误差和方差比分别为11.5%和0.097。     

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。     

重复轨道差分干涉测量参数模型的建立

以高斯-马尔柯夫模型的随机模型为基本框架,在差分干涉数学模型的基础上,对应于DEM生成过程和形变提取过程,分别定义了由高程引起的相位模糊度和由形变引起的相位模糊度,并提出了相应的解缠算子约束条件,完善了差分干涉测量的基本数学模型。根据完善后的数学模型,推导了差分干涉测量基本的两轨、三轨、四轨算法的模型公式,并对其中的误差源进行了相应的理论分析。     

融合三次样条插值的D-InSAR沉陷变形监测技术

传统煤矿开采沉陷形变监测只能获得离散监测点的地表形变量,无法获取沉陷区整体的形变趋势,而D-InSAR技术能够获取整体地表形变信息,但D-InSAR技术需要大量遥感影像数据,否则导致时间失相干性而无法获得连续的形变量。本文针对D-InSAR影像数据解译过程中影像数据较少的问题,首先利用D-InSAR技术对淮北矿业集团袁店二矿7225、7226工作面进行了监测分析,获取了几个时间段内整体的下沉形变场;然后提出了采用三次样条插值与D-InSAR技术相结合的开采沉陷监测方法,基于D-InSAR影像上监测点监测值,利用三次样条插值建立了内插反演函数,在已建立函数的基础上得出了其他雷达卫星重访周期内的下沉值;最后将内插反演下沉值与实测水准数据进行了对比分析。结果表明：D-InSAR监测结果能够有效地反映开采沉陷的影响范围,能够较为准确地提取区域地表的形变信息;结合三次样条插值的D-InSAR技术监测结果最大误差和最大相对误差分别为31.5mm和17%,该方法能有效地解决D-InSAR影像数据缺少的问题。     

多雨山区InSAR对流层延迟改正模型

在InSAR大气延迟改正双差模型的基础上,推导了适用于三归法D-InSAR测量的大气延迟改正模型。利用新西兰GEONET北岛连续观测GPS数据,研究了多雨山区InSAR对流层延迟内插模型。     

融合单视线D-InSAR和BK模型的煤矿地表三维变形动态监测方法

合成孔径雷达差分干涉测量（differential interferometric synthetic aperture radar, D-InSAR）在获取地表形变的过程中有其特有的监测手段,针对D-InSAR矿区地表三维变形监测的难点,首先,顾及D-InSAR难以获取快速大梯度变形的特性,选取边界拟合度较好的Boltzmann函数模型,结合Knothe时间函数,构建一种BK(Boltzmann-Knothe)模型;然后,由于D-InSAR仅能获取地表沿视线向（line of sight, LOS）的短时段一维变形量,依据地表三维移动变形和LOS向变形的投影关系,结合目标区域地质采矿条件,构建适应短时段单视线向变形的适应度函数;最后,引入烟花算法（fireworks algorithm, FWA）,提出了融合单视线D-InSAR和BK模型的煤矿地表三维变形动态监测方法。模拟实验表明,所提方法能够可靠准确地反演出全部开采沉陷动态预计参数,求参相对误差为0.11%～7.51%;在大变形区域,该方法监测的下沉和水平移动与真实值一致。抗差求参实验结果表明,在观测误差或模型参数误差的影响下,该...     

基于单视线向D-InSAR技术的倾斜煤层开采地表沉陷监测方法

基于合成孔径雷达差分干涉测量（differential interferometric synthetic aperture radar,D-InSAR）技术的开采沉陷监测理论和方法是矿山变形监测领域研究的热点,当前已有学者融合单视线向D-InSAR技术和开采沉陷规律成功构建了开采沉陷三维监测模型,然而由于该模型仅融合了水平煤层开采地表沉陷规律,其并不适用于倾斜煤层开采地表沉陷监测。针对上述问题,根据D-InSAR监测的视线向变形与三维变形的关系,融合倾斜煤层开采地表沉陷规律,提出了基于单视线向D-InSAR技术的倾斜煤层开采地表沉陷监测方法。模拟实验表明,所提出的方法下沉监测相对误差绝对值小于9.53%,平均为1.31%,南北方向和东西方向水平移动监测相对误差绝对值小于9.78%,平均为3.71%,满足开采沉陷监测精度要求。并利用该方法成功监测了中国山东省兖州矿区南屯煤矿9310工作面在2012-01-27—2012-02-07期间开采引起的地表移动与变形。     

利用D—InSAR二轨法监测徐州大屯中心区地表形变

合成孔径雷达差分技术（D－hnSAR）是获取大范围地表形变的一种新方法。首先介绍了D—InSAR二轨法提取地表形变的基本原理,然后以徐州大屯中心区为实验区域,荻取了徐州大屯中心区2007年到2009年地面沉降结果,并与水准测量获取的沉降结果进行了比较。结果表明,2007年到2009年大屯中心区平均沉降量为3mm,年平均...     

融合InSAR和GA的开采沉陷预计参数反演模型研究

针对基于常规合成孔径雷达差分干涉测量（differential interferometry synthetic aperture radar,D-InSAR）技术成果无法反演全部概率积分参数问题,开展了融合D-InSAR和遗传算法（genetic algorithm,GA）的概率积分参数反演方法研究。①依据采动区D-InSAR视线（line of sight,LOS）方向变形为下沉和南北、东西方向水平移动沿LOS方向投影的关系,基于GA理论,首次构建了融合D-InSAR和GA的概率积分法预计全参数反演模型,并编制了求参软件。模拟实验结果表明,q、tanβ、b、θ的相对误差不超过6.7%,拐点偏移距S相对误差不超过20%（参数敏感度低,对求参整体效果影响小）;求参拟合下沉误差为-5.90~6.10 mm,拟合中误差约为±2.20 mm,整体求参效果较好。②利用融合D-InSAR和GA的概率积分法预计全参数反演模型,在一定的假设条件下,对2012年3月11日9310工作面开采沉陷的动态概率积分参数进行了求取,得到q=0.172,b=0.13,tanβ=2.08,θ=88°,S₁=-10 m,S₂=9 m,S₃=-85 m,S₄=30 m,拟合误差约为-35.00~45.00 mm,拟合中误差为±15.16 mm,并认为S₃=-85 m主要为9310工作面开采导致邻近9312采空区边界的悬臂梁或砌体梁失稳"活化"所致。     

D-InSAR的黄土高原矿区地表形变监测

D-InSAR技术已在数字高程建模、地表微小变形、地壳形变等方面显示出广阔前景,但其对黄土高原矿区复杂、剧烈、动态的地表形变监测能否有效,目前仍存在争议。针对此问题,该文以大同市南郊区采煤沉陷地为研究区域,利用两轨法D-InSAR技术,采用ALOS PALSAR数据获取了研究区域2008年1月1日至2月16日间的沉陷面积和最大沉降值。然后以晋华宫矿某工作面为例,利用开采沉陷预计方法进行验证,预计结果显示该工作面的最大沉陷值与D-InSAR测量值相差达24.04mm,并分析差异主要来源于SAR数据、地形、预计参数选取的限制。实验结果表明,D-InSAR技术能够比较准确且有效地监测黄土高原矿区地表形变。