高分辨率SAR影像在地面沉降监测中的应用

TerraSAR-X具有较高的地面分辨率、短波长以及高时间分辨率,为高精度地面沉降的监测提供了更大的契机。选取2011-12～2013-05的38景TerraSAR-X影像,采用PS-InSAR技术对常州武进区地面沉降状况进行监测,提取更多的PS点,获取了2011～2013年的地表形变速率,沉降细节更加丰富;同时对沉降的原因进行研究和分析,最后利用外部水准数据对其监测结果进行对比和验证,精度较高(达到了4.2 mm/a)。     

应用雷达干涉技术的交通设施形变监测研究

针对常规测量手段耗时、费力,难以快速完成大型交通设施的形变监测的问题,该文开展了基于高空间分辨率SAR影像的PS-InSAR在大型交通设施形变监测方面的实验研究:选取2009—2010年间27景3m分辨率的TerraSAR-X数据,采用PS-InSAR技术提取了天津市西部城郊结合区内主要交通设施及沿线区域的地表形变信息。结果表明:利用高分辨率SAR影像监测公路、铁路等交通设施时,可以提取高密度的PS监测点;提取形变信息与水准观测值相互吻合;研究区域存在几个较大的沉降中心,使得一些交通设施在部分路段沉降较大。     

TerraSAR-X高精度正射影像制作和精度评价研究

针对TerraSAR-X影像的高几何分辨率等特点,结合其在测绘、城市规划等方面的广泛应用,研究TerraSAR-X高精度正射影像的制作过程,并对1m和3m分辨毕的正射影像进行精度评价,结果都优于3个像素.     

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。     

雷达干涉测量地表沉降和建筑物变形监测及分析

近年来,雷达干涉测量技术作为一种新兴的空间大地测量技术,凭借其非接触式、高时空分辨率等优势,克服了常规方法空间分辨率低、作业成本高等缺点,应用广泛。但其也存在一定的局限性,如星载雷达干涉测量技术受重返周期长、大气延迟等影响,难以满足高时间分辨率、高精度形变提取;地基雷达干涉测量技术虽然可有效克服星载雷达干涉测量技术的不足之处,但采用高频数据采集时,受环境变化、仪器误差等影响,雷达信号中会存在白噪声与有色噪声,影响形变信息的精确估计;雷达干涉测量技术仅可获取监测对象的几何形变信息,为更合理地评估灾害安全性还需结合监测对象形变的物理影响因子进行解释与评估。     

GNSS地壳异常形变信息探测理论与方法研究

地震、火山喷发等构造运动前后常伴随地壳的非线性运动,其状态异于板块和断层的长期运动趋势.其中,断层慢滑移等瞬态蠕滑事件虽然滑动速度慢,但能够释放巨大能量,对周边岩石的应力分布具有较强的调整作用.因此,慢滑移等地壳异常形变信息的探测和分析对探索断层滑动机制,评估区域地震危险性意义重大.自20世纪90年代以来,随着观测资料日渐丰富,GNSS以其高精度、高时空分辨率的特点在地壳形变监测、地球动力学研究等领域凸显了强大的优势.本文基于GNSS坐标时间序列,从噪声特征分析、小尺度时空滤波方法对比、共模误差提取、地壳异常信息探测和地壳形变特征分析等方面系统地研究了地壳异常形变信息的探测理论与方法.     

时序InSAR在城市地铁工程区形变监测中的应用

地铁建设会引发城市地表形变灾害,而传统的合成孔径雷达差分干涉测量（D-InSAR）难以实现城市地铁工程区域的精细测量。本文利用TerraSAR-X高分辨率数据,采用PS-InSAR和SBAS-InSAR方法对徐州地铁1号线东部工程场地进行了形变监测,获取了该区域2016年6月15日-2016年9月11日期间的形变时序图。通过与人工角反射器布设点的水准测量数据对比分析,发现利用两种时序InSAR测量方法得到的地表形变结果与水准测量结果非常一致,形变误差均在1 mm以内;而SBAS-InSAR探测地表形变的敏感性低于PS-InSAR。结果表明,利用高分辨率SAR影像监测城市地铁形变具有亚毫米级的测量精度和米级的定位能力,同时证明了时序InSAR分析技术在城市地铁工程形变监测应用中的广阔前景。     

采用TerraSAR-X数据监测西安地裂缝形变

基于3m分辨率的TerraSAR-X数据对覆盖西安地区的活动地裂缝进行了定位与监测研究。数据为2009-12-03～2010-03-23共6景Strip模式数据。实验结果显示,高分辨率TerraSAR数据是监测地裂缝很好的数据源,但为了获取高精度的监测成果还需要特别考虑时间和基线去相干因素。二轨法监测结果显示,活动地裂缝往往出现在稳定区域与形变区域的转折部位,而采用人工角反射器技术可以监测出mm量级的地裂缝相对形变信息。     

甘肃黑方台黄土滑坡InSAR识别、监测与失稳模式研究

采用合成孔径雷达干涉测量（interferometric synthetic aperture radar,InSAR）技术对甘肃黑方台地区潜在的黄土滑坡开展了多时相编目、长时序监测以及失稳模式识别研究。首先,采用不同空间分辨率、不同波长的历史存档合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）数据对黑方台地区2006-12至2017-11间的潜在滑坡开展了识别研究,在2006-12至2011-03和2016-01至2016-11两个时间段均识别出数10处不稳定坡体,实地调查和光学遥感影像验证了InSAR技术识别结果的可靠性与准确性。然后,对典型不稳定滑坡体采用高空间与高时间分辨率的TerraSAR-X数据开展了长时序监测,结果表明,在InSAR监测期间,累积形变最大的滑坡体在随后的时间里均发生了滑动,并成功地捕获到滑坡体形变加速的时间点。最后,利用升降轨SAR数据开展了黄土滑坡二维形变监测研究,基于滑坡的二维形变特征并结合地形图以及光学遥感影像进一步研究了滑坡的失稳模式,现场调查结果验证了所获得滑坡失稳模式的准确性。     

基于高分辨率TerraSAR-X影像的PSInSAR地表形变监测

利用2011年10月—2013年7月间获取的37景TerraSAR-X高分辨率条带模式SAR数据,采用干涉测量点目标分析(interferometric point target analysis,IPTA)技术得到常州地区因工厂集中开采地下水所引起的地表沉降信息,即常州市武进地区有多处地表沉降,在2011—2013年间最大沉降速率为31.494 mm/a。通过与Envisat ASAR数据获取的平均沉降速率对比,说明TerraSAR-X数据不仅可以提高永久散射体(permanment scatter,PS)的点密度,而且能更好地描述散射体的细节变化和微量位移情况,体现出TerraSAR-X数据监测地表形变的优势。沈海高速公路常州沿线地面沉降的监测结果表明:TerraSAR-X数据在人工线状地物形变监测中具有广阔的应用前景;IPTA监测结果与水准测量结果具有较好的一致性,表明将IPTA技术应用于城市地表形变监测的正确性。