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。     

基于InSAR技术的中国地表形变一张图研制

地表形变危害巨大且深远,利用合成孔径雷达干涉测量（interferometric synthetic aperture radar,InSAR）技术监测地表形变虽已较为成熟,但是超大范围,甚至全国范围的地表形变快速提取仍充满挑战。为快速获取全国地表形变信息,设计了一种基于超算并行计算的广域地表形变快速提取优化方法,并对干涉集基线组合方法、广域相位解缠算法、大气效应改正方法等进行了改进和创新。基于该方法,采用10 157景哨兵1号数据,研制了中国全境2021年度40 m分辨率地表形变速率图,经验证形变速率精度为4.82 mm/a,有效覆盖度为94.6%,图幅间无明显接边差异。同时对国内典型地表形变区域进行了分析。研究为广域地表形变常态化快速提取提供了参考。     

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。     

时间序列InSAR监测地表形变

针对相干点目标的时间序列,提出了地表形变InSAR技术监测方法,该方法适用于小数据集分析。并采用郑州地区2007年1月到2010年4月期间的8景ALOS PALSAR数据进行验证分析。研究表明,识别的相干点目标具有大的干涉相干值和小的振幅离差,在时间序列中具有可靠的相位。从误差分析和与ENVISAT PSInSAR结果对比分析表明,该文求得的形变速率标准差在0.34mm/a和5.56mm/a之间,表明提出方法是可靠的。     

城市地表形变的双极化Sentinel-1数据极化时序InSAR技术监测

利用双极化Sentinel-1数据有望得到较单极化数据更好的城市地表形变监测结果。以典型受地表沉降灾害影响的两座超大城市（墨西哥的墨西哥城和中国北京市）为研究区,分别基于长时序单、双极化Sentinel-1数据,利用时序合成孔径雷达干涉测量（interferometric synthetic aperture radar, InSAR）技术和极化时序InSAR技术对两城市近年地表形变进行监测研究。结果表明,利用双极化Sentinel-1数据对干涉图进行极化优化后,干涉图相位质量得到提升,高质量像元比例明显增加。使用双极化数据后,形变监测点密度有显著提升,相比于单极化数据结果,墨西哥城和北京市监测点密度分别提升88%和50%;更高的监测点密度使部分区域双极化数据反演地表形变的准确性更高。与单极化Sentinel-1数据相比,利用双极化Sentinel-1数据进行城市地表形变监测可得到监测点密度更高、可靠性更好的结果。     

短基线集InSAR形变模型的不适定问题解算方法研究

SBAS InSAR技术广泛应用于大尺度长时间序列的矿区、城市、地震等不同类型地表形变监测。但在利用该技术进行监测地表形变中发现,其形变模型的解算存在着病态和秩亏两类不适定问题,严重影响着形变信息反演的精度和可靠性。本文以SBAS InSAR技术为基础,针对其形变模型最小二乘解算中的病态问题,提出了基于Liu估计的有偏迭代估计法和Tikhonov正则化方法;针对秩亏时奇异值分解反演形变量和形变速率不稳定的问题,改进了Landweber迭代法,并将其应用到秩亏的SBAS InSAR形变模型解算中,反演出更准确的形变信息。     

基于InSAR技术的地表三维形变获取方法综述

对近年来提出的基于InSAR技术的地表三维形变获取方法进行了综述,并对该技术的发展进行了展望。对一些重要的知识背景和理论方法进行了简单介绍,并针对每种方法列举典型案例,对其适用条件进行了简单总结,为相关领域的研究者提供了最新研究进展和技术参考。     

基于SBAS技术的输电线路地表形变监测

地质灾害对输电杆塔和电网系统运行带来安全隐患,人工巡查无法及时发现地表缓慢形变导致的杆塔形变,且巡查效率低,成本高.为解决地质形变给输电线路带来的威胁,需监测输电线路沿线的地表形变.基于Senti-nel-1A卫星数据,以SBAS-InSAR为技术手段,对RT甲、乙线和YF直流线沿线实现周期性、低成本和高精度的形变监测...     

多视线向D-InSAR三维地表形变解算中GPS约束定权

提出了一种基于GPS约束的多视线向三维地表形变解算定权的方法。该方法以同期高精度GPS形变观测量对多视线向D-In SAR形变观测量进行精度评价,顾及轨道、地形和噪声等系统误差对多视线向D-In SAR形变量影响的特点,通过建立跟像元位置和高程有关的联合拟合模型,实现逐像元精度评价,完成多视线向D-In SAR三维地表形变解算模型中定权。本文以2009年意大利拉奎拉地区地震为研究区,对该定权方法的可行性和精度进行了验证。结果表明,本文提出的GPS约束定权的多视线向D-In SAR三维形变解算方法可以获取可靠的解算结果。     

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。     

Generation of three-dimensional deformation maps from InSAR data using spectral diversity techniques

The capability of DInSAR (Differential Interferometric SAR) for precise large-scale deformation analysis has been shown in various case studies. Generally, DInSAR possesses a high potential for monitoring deformation, but only the velocity component parallel to the line-of-sight direction can be measured. An alternative approach, capable to retrieve the deformation velocity in both range and azimuth direction, is the so-called spectral diversity technique. Spectral diversity is based on a phase comparison between different sub-aperture interferograms of the scene and can generally be regarded as a high-performance technique for estimating the mis-registration between complex SAR images.In this paper, the following questions will be discussed: how to implement the spectral diversity technique for achieving the most accurate results; how to extract the full 3D deformation vector from a combination of ascending/descending passes and how to extract a surface deformation map if the data sets are not perfectly coherent. Finally, a statistical analysis of every individual processing step and an error propagation analysis is undertaken. In order to make a quantitative analysis of the technique, ENVISAT data sets of the Bam earthquake in Iran are used.     

多源地理矢量空间数据融合研究

随着地理信息大数据时代的到来,地理信息与多个行业领域日益深度融合,产生了海量的多源异构数据。多源丰富的空间数据为经济社会发展提供基础支撑作用的同时,其异构性也给数据共享和应用带来了问题与挑战。针对地理空间数据多源、异构、不一致性的现状及特点,本文提出了数据库模式融合与数据库实例融合为一体的多源地理空间数据融合流程与方法,并以基础地理信息、地理国情普查等实例数据进行了分析,为多源空间数据共享与应用提供了解决思路。     

多源地理空间数据一致性处理研究进展

多源地理空间数据的处理和应用近年来受到广泛关注,多源地理空间数据一致性处理技术是消除多源、异构、多时相、多尺度地理空间数据之间矛盾和问题的关键技术,也是地理空间数据生产和更新的主要手段。本文讨论了多源地理空间数据不一致性产生的原因,从几何、语义、关系3个方面对一致性处理技术的研究进展进行分析和阐述,在此基础上分析地理空间数据一致性处理目前仍存在的问题,对未来的研究重点做出展望。     

应用遥感卫星雷达干涉测量进行城市地面沉降研究

综述了利用遥感卫星合成孔径雷达干涉测量及差分干涉测量的基本原理。针对近年来国外雷达干涉测量在地面沉降方面的研究成果，重点讨论了雷达差分干涉测量在国内大中城市进行地面沉降监没应用的可能性，对合成孔径雷达数据的获取方法进行了阐述，并对这种方法目前的进展及未来应用前景进行了探讨。     

多源异构空间数据集成模型的研究

本文就目前空间数据集成的两种主流模式,在论证了各模式的优缺点的基础上,得出了用GML作为地理空间数据转换及传输的标准是切实可行、具有应用前景的方案。从而提出了基于GML的多源异构空间数据集成的模型,并探讨了基于这一模型实现空间数据共享的若干问题。     

多源空间数据间不一致性研究现状及其进展

空间数据质量已成为国际地理信息系统领域的研究热点,近年来G IS空间数据质量的研究已由侧重于位置精度和属性精度转向对空间不一致性的关注和重视。本文在对多源空间数据间不一致性研究已有成果回顾的基础上,就空间数据间不一致性的特征、表达方法、度量方法以及处理方法等几个方面进行了较为详细的分析,提出了一种新的空间线目标间不一致性的度量方法——几何接近度面积度量法,并给出了度量公式及详细的推导过程;最后对多源空间数据间不一致性检测、度量和处理的智能化趋势进行了展望。     

一种矢量瓦片的时序InSAR形变可视化方法

针对InSAR地面沉降数据在网络环境下实时可视化渲染速度缓慢、空间分析交互性差、时序演变难度大的问题,提出了适用于地面沉降数据空间分析和时序表达的矢量瓦片制作方法并运用矢量瓦片技术在网页端实现快速可视化:①在传统抽稀算法的基础上对矢量瓦片层级间的抽稀算法进行改进;②以时间为尺度对累计沉降量数据进行分割存储,便于多尺度、多时序对InSAR数据进行表达和分析;③以抚顺市采煤沉陷区时序InSAR累计沉降量数据为实验数据进行验证.实验表明,网页端可快速、高效、灵活地加载矢量瓦片来展示地面沉降的空间分布情况和时空变化特征.     

Deriving time-series three-dimensional displacements of mining areas from a single-geometry InSAR dataset

This paper presents a method for deriving time-series three-dimensional (3-D) displacements of mining areas from a single-geometry interferometric synthetic aperture radar (InSAR) dataset (hereafter referred to as the SGI-based method). This is mainly aimed at overcoming the limitation of the traditional multi-temporal InSAR techniques that require SAR data from at least three significantly different imaging geometries to fully retrieve time-series 3-D displacements of mining areas. The SGI-based method first generates the multi-temporal observations of the mining-induced vertical subsidence from the single-geometry InSAR data, using a previously developed method for retrieving 3-D mining-related displacements from a single InSAR pair (SIP). The weighted least-squares solutions of the time series of vertical subsidence are estimated from these generated multi-temporal observations of vertical subsidence. Finally, the time series of horizontal motions in the east and north directions are estimated using the proportional relationship between the horizontal motion and the subsidence gradient of the mining area, on the basis of the SGI-derived time series of vertical subsidence. Seven ascending ALOS PALSAR images from the Datong mining area of China were used to test the proposed SGI-based method. The results suggest that the SGI-based method is effective. The SGI-based method not only extends the SIP-based method to time-series 3-D displacement retrieval from a single-geometry InSAR dataset, but also limits the uncertainty propagation from InSAR-derived deformation to the estimated 3-D displacements.