基于Goldstein路径跟踪的相位解缠算法研究

InSAR（合成孔径干涉雷达测量）是一种新型对地观测技术,由于其高精度、大区域、可穿透云雾、全天候、全天时的工作特性,在数字高程模型（DEM）提取以及地表形变监测方面有着独特的优势.在InSAR图像处理的过程中,相位解缠是至关重要的一步,相位解缠效果的好坏直接影响到高程图的精度.本文利用ASAR数据,在ROI_PAC软件下进行处理,对DEM提取流程进行简要的分析.ROI_PAC软件处理InSAR数据所应用的相位解缠算法是最经典的路径跟踪法——枝切法.对于该算法本文进行了详细的分析探讨,并针对算法中残差点搜索的过程提出了一种新的改进算法思想.     

实例：利用InSAR测量地面沉降（摘要）

在美国直接受下陷影响地区达45个，受灾面积超过17000平方英里，每年相关经济损失约为125万美元。导致下陷的主要原因有含水层系统挤压、有机土壤排水、地下采矿、自然挤压、污水池、冻土融化等（国家调查委员会，1991）。一个强大的映射成图工具（InSAR）对于评估和缓解下陷方面比较有效。InSAR能够以惊人的精度监测地表微小形变。InSAR所形成的干涉图增强了我们监控和处理由于含水层系统挤压引起的下陷，也展现了人类控制自然物理过程的新视野。干涉合成孔径雷达（InSAR）是一种新型的用雷达信号监测地表微小形变的工具，其反映的空间细节水平非常惊人，测量结果精度很高。美国地质调查局及其他一些单位正在利用InSAR成图和监控由于含水层系压造成的。     

地基合成孔径雷达在大坝安全监测中的应用

水电站边坡安全监测方法,目前以北斗监测、全站仪监测、人工监测等方法为主。本次上海华测公司运用地基InSAR系统,对水电站边坡进行了监测和实验,拓宽了该技术在水电站库区边坡监测中的应用,同时对类似形变监测系统的建设具有借鉴意义。地基InSAR系统由雷达主机、数据处理单元、能量供应单元和线性滑轨等组成,是一套主动采集、自动化处理的系统。其监测精度能够达到0.1 mm,作业距离4 km,在水库和大坝监测上有非常大的应用价值。     

月基InSAR观测地球大尺度形变能力的初步研究——以固体地球垂向潮汐形变为例

从合成孔径雷达干涉测量的原理出发,针对月基InSAR观测地球宏观物理现象的大尺度、连续性、长期性、动态观测等特点,首次以固体地球垂向潮汐形变为例对月基InSAR观测地球大尺度形变现象进行了仿真模拟,分析了该技术的远程大范围观测能力。根据固体地球垂向潮汐形变的大尺度分布特征和月基雷达的超大幅宽的观测特点,采用简化月基雷达观测几何模型,选定经纬跨度均为50°的中低纬区域为模拟测区,并计算了月基雷达重访周期与雷达波束扫过选定模拟测区内各点时的垂向潮汐形变,将形变计算结果进行时间差分,得到差分相对垂向潮汐形变,即是月基InSAR可观测到的垂向潮汐形变。模拟数值结果表明,月基雷达的重访周期约为24.8 h,在30天内各点的差分垂向潮汐形变可达30 cm。鉴于目前月基InSAR的理论形变观测精度达到厘米级,因此理论上用月基InSAR技术能够观测到模拟测区固体地球大范围垂向潮汐整体形变,也能利用观测数据研究地球潮汐大范围时间和空间变化特征;另一方面模拟结果也可为月基SAR观测其他地球宏观物理现象的参数设计与模拟提供参考。     

PS InSAR技术及其在地壳形变检测中的应用

本文旨在介绍雷达遥感中的先进技术PS InSAR及其应用。回顾了雷达技术从SAR到PS InSAR的历史发展过程,介绍了雷达干涉测量的理论原理和研究现状,详细说明了PS技术的数学原理及其在国外的应用,分析了PS技术的优势和实现条件,简单介绍了PS中的关键要素——人工角反射器。最后结合国内外PS研究试验的现状讨论了其发展前景。     

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     

InSAR测量中的大气影响及其校正方法

大气造成的电磁波相位延迟是重复轨道雷达干涉测量的主要误差来源。本文依据大气的组成和结构,探讨了大气效应对重复轨道InSAR测量的影响,并且回顾了国内外InSAR大气校正方法,对各种方法的优缺点以及各自适用的范围进行了分析。     

基于InSAR技术的川西高山峡谷区地质灾害早期识别研究——以小金川河流域为例

采用短基线集时序干涉测量(small baseline subset InSAR,SBAS-InSAR)技术,利用多时相合成孔径雷达数据,对川西高山峡谷区开展地表多时相、长时序形变监测与地质灾害隐患早期识别研究。介绍了时序InSAR方法原理,梳理了数据处理流程,分析了小金川河流域雷达可视性,利用2018-11—2019-12共26期的Sentinel-1A历史存档数据开展了流域内地表形变监测,结果表明: 流域内雷达视线方向的年平均形变速率为-51.12~75.28 mm/a; 依据形变异常分布规律,共判译出4处形变异常区与11处潜在地质灾害隐患点,其中6处隐患点为已知地质灾害点,其余5处隐患点尚不为人知。以隐患点P1(阿娘寨滑坡)为典型案例,开展了长时序监测分析与验证,评估利用InSAR技术开展地质灾害隐患早期识别的可靠性,证明了SBAS-InSAR技术在地质灾害早期识别中的优势及有效性,其技术成果在川西高山峡谷区具有大范围推广应用的潜力。     

联合升降轨Sentinel-1A数据监测桃坪乡古滑坡沿坡向的形变速度场

单一平台或轨道的InSAR(Interferometric Synthetic Aperture Radar, InSAR)技术通常只能获取到滑坡体沿雷达卫星视线(LOS)方向的一维形变信息,无法直接获取到滑坡体沿坡向的形变信息,使得InSAR技术无法充分满足滑坡监测的工程需求。针对这一问题,本文提出联合升降轨Sentinel-1A数据提取滑坡沿坡向形变速度场的模型算法,其基本方法是：首先利用InSAR技术分别获取升轨和降轨沿LOS方向的形变速度场,然后根据坡向和坡度建立滑坡的滑动面坐标系,基于LOS方向与滑动面的几何关系对升降轨对应的LOS向形变速度值进行建模,在滑动面上不存在法线方向形变的合理假设下通过解算独立方程组获得滑坡体沿坡向的形变速度场和沿垂直坡向的形变速度场。本文选取四川省理县桃坪乡古滑坡作为研究对象,并通过模拟实验对模型的解算精度进行验证,结果表明：相比于LOS向形变速度场,重建的沿坡向和沿垂直坡向形变速度场更加清晰地揭露了滑坡体的主要位移模式和危险性较高的坡体区域。同时,模拟实验结果表明,模型算法的解算误差与噪声水平大致呈线性增加的关系,当噪声水平达到10 mm·a<...     

基于时序InSAR的黄土滑坡隐患早期识别——以白鹿塬西南区为例

中国黄土滑坡灾害频发且分布广泛，传统的地质灾害调查对于地处高位、形变特征不明显和隐蔽型的滑坡隐患难以有效识别，是滑坡灾害监测预警成功率低的主要原因之一。如何有效超前判识别地质灾害隐患是地质灾害防治工作的前提和基础，时序InSAR技术在此领域具有良好的应用潜力，但如何更好地将InSAR技术融入到滑坡灾害相关研究中仍处于探索阶段。笔者以西安市白鹿塬西南区为研究区，在高精度三维倾斜摄影、ALOS-2雷达影像集等数据基础上，以时序InSAR技术反演得到104处地表形变明显区域；结合黄土滑坡易发指数、航拍影像和野外核查，快速识别黄土滑坡及隐患23处，其中包括新识别的滑坡隐患20处和在册的滑坡灾害3处，通过与传统地灾调查数据比对和实地调查核实验证了时序InSAR方法探测结果的优势和有效性，并构建了基于高精度InSAR和DEM数据的黄土滑坡隐患早期识别方法。     

多源遥感数据在地下采煤塌陷识别中的应用与分析

长期的地下采煤会造成地表沉降,严重影响矿区生态环境和人民生命财产安全,采取可行有效的方法对矿区采空塌陷进行监测与分析,是实施地质灾害精准防护的首要前提,具有重要现实意义。为此,本文利用Sentinel-1 SAR雷达影像和高分辨率光学遥感影像,分别采用小基线(SBAS)InSAR技术和人机交互遥感识别方法对纳雍县鬃岭地质灾害群地下采煤塌陷范围进行了监测识别,对比分析了各自技术特点。结果表明:①基于小基线InSAR雷达监测技术能很好反映监测期内地表形变信息,对因地下开采引发的地表形变较大或微小形变均能有效识别,但对早期煤矿开采造成而目前趋于稳定的采空塌陷识别能力不足;②高分辨率光学遥感人机交互解译对于目前采空塌陷形变已趋于稳定或历史上形成的采空塌陷区损毁土地情况有很好的识别;③综合InSAR 监测技术和高分辨率光学影像遥感识别方法,能较全面获取采空塌陷范围及损毁情况,可为矿山地质环境治理、地质灾害防护提供参考依据。     

基于SBAS-InSAR的西宁市滑坡识别和形变监测分析

中国黄土高原滑坡灾害频发，严重威胁经济的发展及生命财产安全。利用时序合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术识别潜在的活动滑坡，并对其进行形变监测，有利于预防和减轻灾害造成的危害。InSAR技术具有大范围观测地表变形的能力，这里以西宁市为研究区，采用83景升轨和87景降轨Sentinel-1A雷达影像，利用小基线集(SBAS)时间序列InSAR技术，获取了研究区2019年1月至2021年11月地表形变速率以及时序形变量，共探测到74处显著形变区；结合地貌和光学影像特征，确定其中35处为活动黄土滑坡。通过对活动滑坡的时间序列形变分析，内在(工程岩组、断层)和外在(降雨)条件的共同作用，是激活不稳定边坡或加速边坡运动的主要因素。     

逆时偏移在探地雷达信号处理中的应用

在探地雷达的实测资料中,由于绕射波的存在导致了地下结构图象显示不清。根据电磁波与弹性波传播的相似性,本文将地震资料处理的偏移算法 (即基于标量波动方程的逆时偏移算法)运用到探地雷达的资料处理中。结果显示,绕射波得到了很好的归位,反射体的连续性得到了加强,提高了探地雷达资料解释的分辨率。      

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。     

玉树地震地表变形InSAR观测及初步分析

采用玉树M_S7.1级地震前后两期PALSAR雷达数据(震前2010年1月15日, 震后4月17日)进行了“两轨+DEM”的InSAR处理, 获得了高质量的差分干涉雷达条纹图像和同震变形场。参考该区的基本构造格局, 根据干涉图像的变形范围、变形量和变形梯度可以初步判断:(1)玉树地震诱发了总体上NWW走向, 全长约70km地表陡变带, 陡变带南段位错及陡变梯度较大, 会在地表产生地表破裂;而西北部4段位错及陡变梯度较小, 不易在地表诱发破裂, 但可能在地下一定层位产生了隐伏破裂带;(2)陡变带两侧的雷达视线向运动方向预示发震断裂以左旋走滑运动为主;(3)宏观震中位于玉树县城西北约16km的地表陡变带上。D-InSAR解译结果与中国地震台网中心震源机制解、野外发震断裂调查结果及地貌特征吻合较好, 证明了干涉雷达解译成果的可靠性, 可以为准确定位玉树地震发震断裂地表行迹和快速评定震害损失提供有力的技术支持。      

双边滤波在探地雷达数据去噪处理中的应用

在探地雷达数据的采集过程中,受外界因素影响会不可避免地混入噪声,严重干扰有效回波的识别与解译.为此,利用双边滤波算法进行探地雷达数据的去噪处理,通过在探地雷达正演记录加入高斯白噪声来模拟实测的探地雷达记录,利用双边滤波器对含噪声的合成记录进行滤波处理,结果表明双边滤波算法能除去大部分高斯噪声,突出有效回波信息,峰值信噪...     

滑坡灾害InSAR应急排查技术方法研究

研究探索了一条以InSAR变形为主,辅助光学遥感、地貌和地质条件特征,进行活动性滑坡快速排查的技术方法,并以四川省雷波县域为例进行了实验。应用4种SAR数据（PALSAR-1升轨、Sentinel-1 A/B升、降轨和PALSAR-2降轨数据）进行合成孔径雷达干涉（Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR）处理,共解译活动性地质灾害163处,并分析了其时空分布规律,获得了几点认识:（1）InSAR技术能够追溯滑坡长期微小变形,从而实现活动性滑坡的有效识别;（2）多时段、多角度和多分辨率SAR数据的综合使用,可以有效克服滑坡观测的阴影叠掩、失相干等问题,提高滑坡（尤其是高位滑坡）识别的效果、效率和时效性;（3）与地面调查结果比较,InSAR识别的滑坡更全面、规模更准确,对高位滑坡和集中分布滑坡识别更有效,可以作为现今地质灾害排查的重要手段之一;（4）雷波县地质灾害主要分布在金沙江及美姑河沿岸,北向坡和30°~40°坡度是地质灾害高发区,除寒武系、奥陶—志留系地层发生地质灾害比例较高,其它各地层总体分布较均一。      

利用ERS-1/2数据生成西藏羊八井地区数字高程模型及其精度评价

干涉合成孔径雷达(InSAR)数据已被证明能生成精确的数字高程模型。本文利用欧空局2颗卫星ERS-1/2对西藏羊八井地区成像所获取的相隔仅1天2幅SAR复数影像作了干涉处理和分析,生成了DEM,并与1∶5万DEM比较,对干涉DEM的精度作了评价,并分析了其潜在的制约因素。试验证明,在西藏地区的研究中,InSAR是一种非常有效的手段,不仅可用于地图制图,而且在地球动力学、地貌环境变化等领域也有巨大的潜力。     

基于FastICA的低信噪比探地雷达信号去噪

在背景条件复杂的工区,为了提高探地雷达(GPR)勘探资料解释的准确性和可靠性,利用独立分量分析理论进行了强噪声背景下的探地雷达信号去噪研究。阐述独立分量分析(ICA)基本理论,着重讨论了基于负熵最大化的快速独立分量分析(FastICA)算法。应用FastICA算法对单道探地雷达数据和正演含噪雷达剖面分别进行去噪分析,得到去噪后的探地雷达信号。以湖北恩施彭家寨隧道GPR实测数据为例,将Fast ICA算法应用于探地雷达剖面数据去噪。研究结果表明,将FastICA算法应用于探地雷达信号处理,摆脱了传统方法参数设置的束缚,流程简单,在GPR去噪方面有独特的优势,可较好地对低信噪比的GPR原始数据进行噪声去除,有助于突出探地雷达剖面中异常体特征,达到了提高资料解释准确性和可靠性的目的。     

基于InSAR的西安地面沉降与地裂缝发育特征研究

西安地区长期遭受地面沉降和地裂缝灾害。采用合成孔径雷达干涉测量（InSAR）技术对该区域1992年至今的地面沉降和地裂缝的时空特征进行了监测。主要分3个阶段进行,在每一阶段尤其对InSAR处理过程中的干涉图滤波进行了迭代自适应处理和相位解缠进行了顾及粗差的改正,通过与同期水准和GPS监测结果比较可得InSAR精度达1cm。从3个时间段的InSAR成果可以看出在空间分布上,西安市的东郊和南郊是沉降严重的区域;从时间发育来看,最大沉降阶段发生在1996年,最大沉降量达21cm,而2006年的最大沉降量减少到8cm,且沉降中心转移到西南郊;3个阶段均探测到活动地裂缝两侧的不均匀沉降,地裂缝的南侧沉降均大于北侧。该研究将为西安地区地面沉降和地裂缝的解释和减灾提供数据支持。