基于PSInSAR方法和ASAR数据监测天津地面沉降的试验研究

概述了PSInSAR方法的技术流程，阐述了定标ENVISAT ASAR数据对PS候选点（Persistent Scatterer Cadidate，PSC）筛选 的作用。研究表明：对ENVISAR ASAR 数据进行定标有助于筛选出更多的PS候选点；以定标得到的后向散射系数作为阈值，可以剔 除散射信号统计特性较稳定但散射强度低的像素点，从而避免可能由这些点引入的相位误差。在初步实现PSInSAR方法的基础上， 运用14景ENVISAT ASAR数据获得了天津地区的年均线性沉降速率，揭示的天津市地面沉降趋势与前人研究结果较为一致，获得的形 变速率值的准确性尚待数据量的增多而进一步提高。     

利用高分辨率聚束模式TerraSAR-X影像的PSInSAR监测地表变形

利用20景于2010-03～2010-11期间采集的高分辨率聚束(1m分辨率)模式的TerraSAR-X SAR数据,采用永久散射体干涉测量技术(PSInSAR)获取了西藏羊八井地区由地热电站开采地下水引起的地面沉降。结果显示,羊八井地热电站周边及地热开采井地区在2010年期间的地面沉降速率最大达到25mm·a-1,而盆地其他地区的地面平均沉降速率为1mm·a-1。将其与ASAR获取的平均沉降速率结果对比,两者的相关性达到了0.76,这说明TerraSAR-X高分辨率SAR数据不仅可以提供高密度PS点,而且更好地体现了散射体的细节变化和微量位移情况。     

CRInSAR与PSInSAR融合探测地表线性变形速率

提出利用CRInSAR与PSInSAR融合解算地表变形参数的算法。将CR点上获取的线性变形速率与高程改正结果作为PS基线网络的起算数据,依据最小二乘原理求解PS点上待求线性变形速率与高程改正值的最优解。这一算法可融合PSInSAR与CRInSAR两种算法的优势,起到很好的互补作用。实验显示,这一算法获取的线性变形速率精度可达±0.37 mm/a,高程改正值精度可达±0.5 m,证实该算法在实际地表变形监测中具备可行性。     

基于PSInSAR技术的长白山天池火山形变监测

将PSInSAR技术引入长白山天池火山的形变监测,获取了1992—1998年和2007—2010年2个时段的火山形变信息。结果显示:天池火山在这2个时段内整体抬升,1992—1998年火山较为活跃,雷达视线向平均形变速率为6mm/a,2007—2010年火山活动趋于平缓,雷达视线向平均形变速率为3mm/a;结合水准和GPS数据分析,发现火山口区域地表抬升明显,远离火山口处较为稳定。文中PSInSAR结果与水准数据能较好地吻合,且在空间上有较大覆盖范围,能更直观地反映火山地表的形变特征。     

天津地区Sentinel-1A雷达影像PSInSAR地面沉降监测

利用2015-05—2016-02获取的天津地区23景哨兵-1A(Sentinel-1A)卫星IW模式影像,进行基于地面散射特性保持稳定的高相干点永久散射体干涉测量处理(PSIn SAR),获取了地面沉降速率,分析了重点沉降区域时序形变特征和成因。实验结果表明,天津地区沉降严重区域主要集中在北辰区和大寺镇,结合北辰区沉降速率图和第2、3承压含水组水位降落漏斗等值线图,分析发现地面沉降中心和地下水位漏斗大致吻合,呈现整体向东北方向偏移的趋势,得出造成地面沉降的主导因素可能为超量开采地下水的结论。     

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。     

基于PSInSAR技术的澳门地表沉降研究

PSInSAR技术为克服相位失相关和大气延迟提供可能,为提高形变监测的精度展示很好的前景。介绍利用澳门地区的数据进行地表沉降探测实验,利用29幅Envisat的SAR数据,建立时间序列差分干涉图。通过对研究区域的64 480多个PS点的计算,从2003年到2010年,该地区的平均沉降速度达到2.1mm/y,与精密水准测量具有较高的一致性。     

南京明城墙序贯PSInSAR形变估计

针对永久散射体PSInSAR（Persistent Scatterer SAR Interferometry）算法流程的局限性,本文立足差分雷达干涉预处理和时序微变反演性能提升,提出了一种基于优化解空间的PSInSAR序贯处理算法。该算法能够实现新SAR影像无缝嵌入,避免时序PSInSAR整体数据处理流程溯源,实现微变参数的准实时更新。研究以南京明城墙文化遗产及其200 m缓冲区赋存环境为示范,基于2015-01—2018-02的32景降轨Cosmo-SkyMed条带影像,开展传统PSInSAR方法与优化解空间PSInSAR序贯方法形变反演与性能对比研究。结果表明,基于解空间优化的PSInSAR序贯方法简化了差分干涉流程,通过解空间搜索机制和结构改进,降低了算法时空复杂度,实现了未知参数求解约10倍效率提升。通过形变场精度交叉验证,发现两种方法形变估计结果吻合（总体误差在0—1 mm）,证实了PSInSAR序贯方法的有效性与可靠性,并揭示其在遥感大数据时代文化遗产高精度、准实时微变监测中的应用潜力。     

基于PSInSAR技术的山东半岛蓝黄交迭区地面沉降发育特征与影响因素识别

研究区位于山东半岛蓝色经济区和黄河三角洲高效生态经济区的交迭地带,区位优势明显。地面沉降灾害的发生对该区规划建设和港口防潮堤高程构成了威胁,因此,全面了解该区地面沉降的发育特征,尤其是掌握地面沉降的主要影响因素极其重要。前人在不同时段内应用GPS和水准测量方法对该区局部地段地面沉降开展了相应研究,但未对全区地面沉降状况进行分析评价,尚不能有效支撑区域规划建设及地面沉降防控管理。文章在前人研究基础上,基于PSInSAR遥感技术分析了该区地面沉降速率及其变化状况,并与水准测量成果进行了对比。认为多年来该区地面沉降现象明显,超过75%的区域发生了不同程度的地面沉降,在寿光-广饶交界处、寿光-滨海开发区北部、寿光城区西北部和昌邑-滨海开发区北部等存在多个显著片区,且多年变化总体呈现加重趋势;区内存在16个沉降中心,最大沉降速率达到29~168 mm/a,沉降速率超过40 mm/a的占比达到62%以上,主要分布于研究区西部和西北部;该区地面沉降受区域构造、地层结构、地下水开采和地面荷载等因素影响,其中地下水开采是区域地面沉降发生的主致因素,地面荷载加强了局部地段的不均匀沉降程度,区域构造和地层结构为地面沉降发育和加剧提供了地质背景条件。     

基于PSInSAR技术和云模型的地面沉降稳定性分析

利用永久散射体干涉测量(PSInSAR)技术获取北京市地铁一号线传媒大学-八里桥站的沉降速率及演化特征,并采用云模型实现了地面沉降定量信息与定性概念的自然转换,以此评价地面沉降的不均匀性和稳定性,得到以下结论:1)地面沉降在地铁线南北两侧存在较大的不均匀性,且沿地铁线的地面沉降也具有较大的不一致性。整个实验区的沉降速率在0.67~60.91mm/a之间;2)对2010-2012年研究区PS点沉降量的数字特征(Ex,En,He)进行分析表明,三年沉降量、平均沉降水平均较低;沉降量值离散程度较小但在空间分布上仍呈现一定不均匀性;该研究区沉降虽整体处于稳定状态,但稳定性在减弱,沉降有增大的趋势。