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D-InSAR在地面形变监测中的应用研究

主要研究星载重复轨道干涉测量技术的原理、数据处理以及其在地表形变监测中的应用。采用ENVISAT ASAR影像作为实验数据,围绕D—InSAR数据处理过程中的关键技术这一主线,对其中的干涉复图像对的配准、干涉图的生成、去平地效应、差分、提取地表形变等内容进行了深入的探讨。     

SENTINEL-1A影像用于台湾高雄Mw6.7地震形变分析

为及时获取大范围地震震前震后的形变数据,监测和分析地表形变,利用欧空局最新发射的SENTINEL-1ASAR影像,采用D-InSAR技术获取台湾高雄Mw6.7级地震同震形变场。研究分析得到台湾高雄地震的震中位置约为120.41°E、22.96°N,地震主要形变范围为震中方圆约8.3km,地表在雷达视线向最大形变约为16.4cm、最大相对形变约18.0cm。     

Method for determining weight matrix for resolving three-dimensional surface deformation using Multi-LOS D-InSAR technology

Three-dimensional surface deformation is resolved using deformations obtained from multiple line of sight differential interferometry synthetic aperture radar (multi-LOS D-InSAR). However, the random model is susceptible to both accidental errors (such as errors due to noises) and system errors (such as orbital errors and topographic errors). To solve this problem, we present a weight-determining method based on high-precision global positioning system (GPS) observations. Specifically, the precision of multi-LOS D-InSAR deformation observations is evaluated based on high-precision GPS deformation observations from the same period. Then, by considering the influence of system errors and accidental errors on the deformation of a pixel observed by multi-LOS D-InSAR, a combined fitting model associated with the positions and elevations of a pixel is built. Finally, the precision of deformations from multi-LOS D-InSAR is evaluated pixel-by-pixel by using the built model. As a result, the weights of observations in the model for resolving three-dimensional surface deformation using multi-LOS D-InSAR can be determined. We verify the feasibility and precision of the weight-determining method through a simulation experiment and a real data experiment, respectively. The verification results show that the proposed weight-determining method based on high-precision GPS observations provides higher reliability for the resolved three-dimensional surface deformation.     

基于InSAR的矿区沉降中心动态变化监测与分析

以安徽省颍上县谢桥煤矿为例,采用InSAR技术探测矿区2007~2011年内各时间段的地表形变结果,利用岩床模型模拟矿区的形变场,分析沉降漏斗的发育状态,为区域地面沉降危险性评估提供重要参考依据。InSAR形变结果显示,开采区域内存在多处沉降漏斗,大体呈东西向分布;随着时间的推移,沉降中心不断推移,沉降范围逐渐扩大。结合遥感影像发现,沉降漏斗与塌陷水域的形成在时间上存在一致性,空间分布也存在高度相关性。     

基于D—InSAR的济宁市采煤沉陷监测与分析

对地下采煤造成的地表沉陷进行及时、精确的监测监管是一个亟待解决的课题。该文以济宁市为例,介绍了D-InSAR技术在大范围采煤沉陷区监测及其时序变化特征分析中的应用。介绍了使用D-InSAR技术对采煤沉陷进行监测的基本原理;以5cm下沉线作为采煤沉陷区边界线,选取15期RADARSAT-2 Wide模式数据,采用多基线累积叠加方法分别提取各期采煤沉陷区边界并使用岩移观测数据对监测结果进行了检核。以花园煤矿为例,分析D-InSAR监测采煤沉陷范围及程度的时序变化特征,随着开采的持续进行,沉陷范围及沉陷量逐步增加,受临近工作面开采影响,沉陷中心的沉陷量呈周期性增加。结果表明,D-InSAR可以精确有效地对采煤沉陷区范围及其时序变形过程进行监测,可以应用于大尺度采煤沉陷区的动态监测。     

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PS-InSAR技术地面沉降研究与展望

近年来,合成孔径雷达差分干涉测量(D-InSAR)技术在许多领域取得了良好的应用成果,但D-In-SAR确受时间失相干因素影响很大,同时大气效应也会影响D-InSAR的测量精度。1999年Ferrettit提出了永久散射体技术(Perm anent Scatterer,PS),它通过识别SAR图像中的永久散射体,消除大气影响,充分利用长基线距的干涉图像对,最大限度地提高数据的利用率,能取得毫米级的地表形变测量精度,因而大大增强了干涉测量的环境适应能力及其精度。本文着重介绍了PS技术原理,对其与D-InSAR相互关系进行了讨论,最后在地面沉降监测等领域开展这项研究潜力进行了展望。     

用重力测量技术观测城市地表下沉的实验研究

本文用重力测量技术对城市地表下沉进行了实验研究,从2016年3月到2017年5月在武汉市内地表下沉较大的部分城区进行了7期流动重力观测实验,并用D-InSAR观测的垂向位移进行了验证.数值结果表明重力观测每期整网平差后点值平均精度都小于10×10^-8m·s^-2,说明采用重力观测能在城市内获得高精度的区域重力变化.第7期相对于第1期的结果与D-InSAR在大致相同时间段内地表垂直位移结果比较表明,重力增加的大部分区域与D-InSAR观测到的地表下沉区域相一致,说明这些区域的重力增加主要是由地表下沉引起的.从第2到7期相对于第1期的重力变化说明在近12个月的时间内测区最大重力变化约40×10^-8m·s^-2,且局部区域的重力值是逐渐增加的,说明地表下沉是持续进行的.本实验结果说明重力观测技术能为城市地表下沉提供重力观测约束和机制解释.     

基于点目标分析的InSAR技术检测地表微小形变的研究

近年来,由合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)技术发展而来的时间序列影像点目标分析技术已发展成为大范围地提取地表微小形变信息的关键技术。本研究针对地表形变检测中经常出现的时间、空间去相干问题和大气效应等问题,从常规的合成孔径雷达差分测量技术(D-InSAR)入手,深入探讨了以永久散射体(PSI)和相干目标分析(CTA)方法为代表的点目标分析技术原理和方法,阐述了它们的特点和优势。最后,介绍了CTA方法对提取长时间地表形变场的具体应用实例,说明其方法的有效性和可靠性。