基于差分干涉SAR的煤田火区地表形变监测

煤田火区地表形态变化是煤火监测和分析的可用指标之一。由于矿区地表严重的去相干噪声,使得星载合成孔径雷达干涉测量技术应用于煤田火区地表形变检测比较困难。结合煤田火区地表形变特点,利用L波段的ALOS PALSAR数据进行差分干涉处理,利用干涉条纹频率精确估计基线,并用自适应滤波方法降低去相干噪声的影响。在去除平地相位和参考地形相位后,获取煤田火区的地表形变。研究表明:地表形变与煤火燃烧具有一定的相关关系,通过地表形变分析有助于对地下煤火燃烧情况的判断;利用差分干涉SAR技术检测煤田火区地表形变,进而对煤火进行监测和分析是可行的。     

一种改进的SAR干涉图综合滤波算法研究

SAR干涉图作为相位信息的载体,其质量直接影响对研究区域形变状况的进一步分析,采取有效的滤波算法能抑制干涉图相位噪声,提高干涉测量精度。在获得的干涉相位图中,由于矿区开采而造成的地表沉降会体现出近环状相位条纹的特征。针对这一特点,对传统的基于梯度的滤波算法做出了改进,并结合Goldstein频域滤波和改进的梯度自适应滤波,提出了一种适用于矿区沉降形成的SAR干涉相位模式滤波方法。选取河北峰峰煤矿的PALSAR干涉相位图作为实验数据,对该滤波方法做出了详细的性能评价和对比。结果表明,采用本文提出的综合滤波方法在显著降低实验区SAR干涉图相位噪声的同时,也很好地保持了相位分辨率,使由于矿区沉降而造成的形变相位环的边缘形态更加清晰。     

基线抖动对干涉SAR 相位的影响

提出并分析了基线抖动造成的干涉SAR 相位误差模型。基于干涉SAR 基线抖动模型, 分为水平抖动和 垂直抖动, 推导了存在基线抖动情况下辅天线复图像信号模型及基线抖动带来的干涉相位误差公式, 分析了基线 抖动对成像质量和干涉相位的影响, 针对SRTM 系统进行了计算机仿真。通过基于基线抖动的干涉SAR 原始回波 数据计算, 仿真了点目标和面目标场景的回波信号, 并进行成像得到了复图像和干涉条纹, 仿真结果验证了理论分 析的正确性。     

InSAR林下地形测绘方法与研究进展

传统光学遥感技术手段在森林覆盖区难以准确获取林下地形,原因在于其只能测量森林冠层顶部高程。微波信号能够穿透森林冠层并记录森林垂直结构信息,为解决林下地形测绘难题带来了契机,如何准确获取林下地形已成为微波遥感领域的研究热点。首先介绍了面向林下地形测绘的合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）干涉测高原理及数据获取手段。然后对利用SAR进行林下地形测绘的方法进行了分类,主要包括基于合成孔径雷达干涉测量（interferometric synthetic aperture radar,InSAR）、极化合成孔径雷达干涉测量（polarimetric InSAR,PolInSAR）及基于多基线InSAR/PolInSAR数据的层析SAR（tomographic SAR,TomoSAR）技术的林下地形测绘方法,并介绍了上述3种方法的应用进展。最后在此基础上,从数据获取、误差改正及散射模型构建3个角度分析了林下地形测绘所面临的问题。     

GPS/INS支持下的机载干涉SAR定标试验

干涉定标技术是机载InSAR获取高精度DEM的关键技术,根据GPS高精度定位数据支持下的机载SAR定标模型,通过一定数量的地面定标点校正干涉SAR系统参数,InSAR与高精度GPS/INS技术的结合进一步提高了InSAR测图的精度。文中对GPS支持下的干涉定标技术进行仿真试验,基于机载SAR正侧视模型的成像几何关系,建立关于干涉参数和地面定标点的定标模型,采用基于敏感度方程的干涉定标方法,对地面定标点的测量高程值上加入不同的随机误差,分析该测量误差对干涉定标结果的影响,结果表明,高精度的GPS定位数据提高了机载InSAR测图的精度。     

相对轨道根数的重轨InSAR卫星基线分析与控制

星载重轨干涉SAR卫星在高程测绘和形变测量中有着全天时全天候和大范围的优势,其中干涉基线是决定干涉性能的重要指标,而卫星重访轨道对干涉基线起着决定性的作用。通过对现有高分三号干涉数据轨道参数的分析,发现干涉基线相比国外先进卫星过长且稳定性有待提高。本文通过对相对轨道根数和机动控制的分析,得到满足重轨干涉SAR系统要求的稳定基线。以第一次观测的轨道为参考轨道,基于在摄动情况下重复观测轨道与参考轨道的相对轨道根数,计算得到重轨干涉基线的变化规律,并对不同纬度的观测目标进行了样例分析。在基线变化规律的基础上,利用机动速度和相对轨道根数的关系,进一步计算得到满足基线状态需求的机动控制方法。通过实际数据分析,给出了相对轨道根数变化对初始理想构型的影响,验证了重轨干涉基线变化规律符合本文的分析,并利用仿真样例给出了使得重轨干涉基线达到预期要求的机动控制方案。实际数据和仿真实验表明该模型能够通过可长时间观测并准确获得的轨道根数直接计算基线状态,并能从干涉基线需求出发,快速准确的得出对卫星的控制策略。     

基于酉ESPRIT算法的极化干涉相位估计

目前SAR极化干涉测量地形参数已经成为一种新兴的前沿技术。在现有提取极化干涉相位的技术中,由空间谱估计理论发展而来的,利用MUSIC、TLS-ESPRIT算法获取干涉相位信息的方法正逐步完善起来。但由于SAR信号存在散射点的观测数据少的问题,利用上述方法往往不能得到更高精度的干涉相位。作者提出的基于酉ESPRIT算法估算干涉相位的方法,充分利用了复观测数据以及共轭数据中的信息,使得观测数据等效增加了一倍,从而提高了植被高度参数的估计精度。本文详细阐述了该方法的原理和实施步骤,并通过对SIR-C/X-SAR的L波段实际数据进行验证处理,表明酉ESPRIT算法十分有效。     

全极化干涉SAR散射功率的非监督分类方法

本文首先通过分析全极化干涉SAR条件下的散射机理,分别计算出来自地表层和植被层的散射功率,并进一步通过确定像素在功率平面上的位置来区分目标,实现对地物的分类。在此基础上,为了充分利用H/α非监督分类结果的有用信息,对基于H/α分类和基于散射功率分类得到的分类集进行组合,并通过复Wishart迭代分类方法进行聚类,得到最终的SAR图像分类结果。本文详细阐述了该方法的原理和实施步骤,并对SIR-C/X-SAR的L波段实际全极化干涉数据进行分类实验,可知该算法无论在分类精确度上还是在迭代速度上,都有较高的性能。     

SAR层析成像的基本原理、关键技术和应用领域

合成孔径雷达(SAR)层析成像是在干涉SAR(InSAR)基础上发展起来的一项信息反演的技术.介绍了SAR层析成像的基本原理,包括其信号模型和重建方法,提出了制约SAR层析成像的关键技术,并给出了相应的解决方案,最后列举了目前SAR层析技术的主要应用领域和前景.     

星载宽幅SAR干涉测量研究

星载宽幅SAR也称为ScanSAR,其干涉测量是一种宽测绘带的三维测高和变形监测模式。本文介绍了ScanSAR模式(Wide Swath Mode,WSM模式)干涉测量及其与IM模式(Image Mode)联合干涉测量的方法,提出ScanSAR干涉数据处理的具体实现方案,并通过实例验证了ScanSAR干涉测量不仅能得到与IM模式同样的监测结果,而且其覆盖面较广,易发现大范围的变形,尤其是大区域的缓慢形变。     

徐州矿区采空塌陷区公路工程地质灾害与防治对策分析

常规时序合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar, InSAR)技术应用于矿区地表形变监测时存在监测点少且分布不均等不足,难以全面反映采空区地表变形特征,而分布式目标受时空失相干等因素的影响相位稳定性较差,因此开展分布式目标相位优化是融合分布式目标时序InSAR形变监测的关键步骤。针对当前分布式目标相位优化中存在的空间连续性约束不足问题,提出了融合区域生长的分布式目标相位优化方法,开展时间和空间联合约束下的分布式目标相位优化,实现复杂地表环境下的精细化地表形变信息获取,并以潘安湖区域为例对分布式目标相位的优化效果进行了定性和定量分析。在此基础上,以该方法和Sentinel-1数据开展了徐州市废弃矿区2018-05—2020-05的地表形变监测,并利用连续运行参考站和裸露基岩验证了该方法的精度和可靠性。结果表明,分布式目标相位时空二维优化方法能够有效减小相位噪声影响,有助于城市废弃矿区地表形变监测。

     

一种顾及永久散射体的SBAS InSAR时序地表沉降提取方法

提出了一种顾及永久散射体的SBAS InSAR时序地表形变提取方法。通过设置相干性、振幅离差指数、形变速率3阈值提取稳定的永久散射体,将其作为地面控制点引入SBAS InSAR处理流程,完成对地表形变的提取,并以郑州地区为例进行试验。获取了郑州市区2016年11月至2017年11月的地表沉降速率和时序地表沉降量,通过与PS InSAR、SBAS InSAR处理结果及水准测量进行对比,说明了该方法的可靠性。     

融合分布式目标的小基线集干涉测量方法应用

针对在地理国情监测项目中遇到的时间序列InSAR技术获取的地表形变结果存在空间采样率不足的现状,该文以传统小基线集干涉测量方法为基础,融合分布式目标提取地表缓慢形变信息。以TerraSAR-X星载SAR SLC影像为数据源,对融合后的方法进行验证,获取了研究区域时间序列地表平均形变速率。结果表明,融合分布式目标的小基线集算法可以有效提高监测区域地表形变信息的获取,在非城市地区及传统方法不能提取高相干稳定点目标的区域克服了原有方法的缺点,表现出了很好的适用性。     

雷达遥感滑坡隐患识别与形变监测

滑坡是全球发生最为频繁、造成损失最严重的自然灾害之一,滑坡表面形变测量对于滑坡的早期识别、监测和预警具有重要意义.雷达遥感具有非接触式大范围空间连续覆盖和高精度形变测量等优势,在滑坡地质灾害领域中取得了广泛的应用.本文概述武汉大学干涉雷达遥感团队近几年在利用雷达遥感监测滑坡形变方面的研究内容,包括:雷达遥感在滑坡形变监...     

基于分时散射目标的非城区地形PS-InSAR监测

永久散射体(PS)在非城区的分布密度通常难以满足PS-InSAR技术的地形监测需求,导致PS-InSAR监测误差较大,而非城区通常存在一定时段内的散射目标,即分时散射目标,为此,本文提出基于分时散射目标的改进PS-InSAR算法。首先采用通过边缘保持EMD算法对SAR影像干涉对进行降噪;然后以双层K-means聚类提取非城区的分时散射目标候选集,并通过可信概率提取可靠的分时散射目标;最后通过组内加权参数迭代和组间等权融合,计算监测区的地表形变。试验结果表明,提取的分时散射目标与同位置PS点具有相近的分布特性和变化趋势,较大地提高了非城区目标点的分布密度,提高了非城区地表形变监测的精度。     

干涉雷达时间序列分析方法在地面沉降监测中的应用

地面沉降已经成为全球性问题，传统的大地测量技术在日益严重的大范围地面沉降监测方面越来越显得难以胜任，新兴的 雷达干涉测量技术正好提供了一种大覆盖、高空间和高时间分辨率的地面沉降监测手段。本文以天津地区为实验区，介绍并实现了 利用PS点的InSAR时间序列分析方法，取得了较好的实验结果。     

Subsidence monitoring in coal area using time-series InSAR combining persistent scatterers and distributed scatterers

In coal mining areas, ground subsidence persistently happens, which produces serious environmental issues and affects the development of cities. To monitor the ground deformation due to coal mining, a modified time-series InSAR technique combining persistent scatterers (PSs) and distributed scatterers (DSs) is presented in this paper. In particular, DSs are efficiently identified using classified information and statistical characteristics. Furthermore, a two-scale network is introduced into traditional PSI to deal with PSs and DSs in a multi-layer framework by taking the advantage of the robust of PSs and the widely distribution of DSs. The proposed method is performed to investigate the subsidence of Huainan City, Anhui province (China), during 2012–2013 using 14 scenes of Radarsat-2 images. Experimental results show that the proposed method can ease the estimation complexity and significantly increase the spatial density of measurement points, which can provide more detailed deformation information. Result shows that there are obvious subsidence areas detected in the test site with subsidence velocity larger than 5 cm/year. The proposed method brings practical applications for non-urban area deformation monitoring.     

永久散射体与短基线雷达干涉测量在城市地表形变中的应用

在介绍永久散射体与短基线集雷达干涉测量方法的基础上,以辽宁省盘锦市为例,运用两种方法研究了其市区地表形变特征。对比升降轨永久散射体方法与短基线方法所得到的形变平均速率和时序分析可知,两种方法所得的研究区域的地表形变趋势较为可靠,且以垂直沉降为主,新城区是最大沉降区域,最大下沉速率达20 mm/a,其他区域较为稳定。     

PS InSAR技术在地表形变监测中的应用研究

利用InSAR技术监测地表形变,是目前国际上遥感领域发展较前沿的研究课题,而PSInSAR技术是InSAR技术的改进和提高。分析了制约InSAR技术监测地表形变的因素,介绍了PSInSAR的基本原理和数据处理的关键技术,结合国内外PSInSAR的应用现状展望了发展前景。     

利用稀少卫星影像控制点生产1:10 000 DOM——以阿拉善盟测区为例

青藏铁路沿线地表受多年冻土的影响会产生抬升和沉降,形变监测对于其安全运行至关重要。本文采用41景C波段Sentinel-1A升轨数据,结合均匀网格划分子区域的方法,探测分布相对均匀的永久散射体,以作为SBAS InSAR技术的地面控制点,对青藏线羊八井站至乌玛塘站段铁路及其沿线地表进行形变监测。试验结果表明,该段铁路年形变速率范围为-8~2 mm/a,该区域形变受周围冻土的影响随季节呈周期性变化;SBAS InSAR技术和本文的PS-SBAS InSAR技术在同名点形变趋势与形变程度方面的对比结果保持一致性,进一步说明了本文方法的可靠性。