时序双极化SAR开采沉陷区土壤水分估计

开采沉陷地质灾害诱发矿区生态环境恶化的关键因子是土壤水分变化。研究提出了一种利用Sentinel-1A双极化SAR和OLI地表反射率数据联合反演土壤含水量的方法,即基于归一化水体指数(NDWI)反演植被含水量;采用Water-Cloud Model(WCM)模型消除植被对Sentinel-1A后向散射系数产生的影响,将其转化为裸土区的后向散射系数;利用基于AIEM模型和Oh模型建立的经验模型反演研究区地表参数,并用OLI光学反演结果进行验证;最后比较了开采沉陷区内外土壤水分含量。研究表明:(1)与基于OLI的土壤水分监测指数(SMMI)的土壤水分含量反演结果相比,两种极化方式中VH极化反演的水分结果具有更好的一致性,且两种极化方式反演结果也表明荒漠化草原区比黄土丘陵沟壑区反演效果更好,说明地形对后向散射的影响不可忽略。(2)在2016年内72期数据中,VH极化反演结果对比区土壤水分含量大于沉陷区的有41期,所占比例为57%;VV极化反演结果对比区土壤水分含量大于沉陷区的有36期,所占比例为50%,且不同矿区内的沉陷区受到的影响不同。说明开采沉陷造成的地表粗糙度的增加会对地表土壤水分产生负面影响,但不同矿区之间又有差异。     

基于合成孔径雷达差分干涉测量技术的矿区地面形变分析

介绍了合成孔径雷达差分干涉测量（D—InSAR）技术的基本原理和D-InSAR数据处理流程,采用双轨法D-InSAR处理了4景覆盖济宁某矿区的卫星ENVISATASAR数据,分别提取了增强差分干涉图、相应的相干图以及矿区地面形变图,并对其进行了简单分析。对从矿区地面沉降分布、沉降面积统计进行矿区地面沉降分析;选取研究矿区的部分水准监测结果与D-InSAR监测结果相比较的方式进行精度分析。说明了13-InSAR技术在矿区地面沉降监测应用中应该注意的事项。     

航天多波段全极化干涉雷达的地物探测

航天飞机成象雷达 3号及X波段合成孔径雷达 (SIR -C/X -SAR)计划是一项包括中国在内有 13个国家合作进行的大型雷达对地观测研究计划。SIR -C/X -SAR具有L、C、X3个波段及L、C波段HH ,HV ,VH ,VV极化 ,X波段VV极化同时成象的能力 ,可获得全极化及干涉雷达数据 ,是本世纪内最先进的航天成象雷达系统。该文系统介绍了SIR -C/X -SAR中国项目开展以来取得的研究成果。重点阐述了中国雷达试验区及与SIR -C/X -SAR成象飞行同步开展的航天—航空—地面立体同步观测试验和对干沙的穿透性试验 ,以及在相关领域和不同地区的应用 ,包括昆仑山火山群的发现 ,广东肇庆植被覆盖区地质体的识别 ,明、隋两代长城的探测与极化响应分析 ,海洋及城市特征研究 ,并介绍了利用干涉雷达数据生成数字地形模型的结果     

双轨D-InSAR在济宁矿区地面沉降监测中的应用

合成孔径雷达差分干涉测量技术(differential interferometry synthetic aperture radar,D-InSAR)已在矿区地面沉降监测中得到了广泛的应用。结合收集到的水准数据,选取了2009-01-10至2009-02-25时间段内的两景覆盖济宁东滩矿区的ALOS PARSAR数据,并以1∶50 000的数字高程数据(digital elevation model,DEM)作为外部参考DEM,利用GAMMA软件中的双轨D-InSAR技术对矿区的地面沉降进行监测,获取了东滩矿区的差分干涉图、增强后的干涉图、相干图、沉降图等一系列结果图,并统计分析东滩矿区在该时间段的沉降量、沉降分布及沉降面积等信息;将地理编码后的沉降图与最邻近时间段的水准数据进行精度验证及分析。结果表明:双轨D-InSAR技术可以对矿区的地面沉降进行有效的监测。     

基于SBAS-INSAR技术的抚顺市矿区地表沉陷监测与分析

基于2019年1月13日至2019年6月6日期间获取的13景Sentinel-1SAR数据(VV极化),采用短基线集技术(SBAS)获取抚顺市矿区的地表形变信息.结果表明,抚顺市的矿区地面沉降较为严重,最大累计沉降量为138.929 mm,在老虎台煤矿和泰和煤矿.确定了抚顺市2019年1月至2019年6月内形变速率,最大形变速率为-199.961 mm/a,选择典型的4个位置绘制多时相形变速率变化图,采用常规四等水准控制点验证解算精度,结果表明SBAS-INSAR技术适用于矿区地表沉降监测和分析.     

Envisat ASAR数据在沿海防护林提取中的应用

沿海防护林的建设与生态环境和经济发展密切相关。本文以福建省漳浦县沿海防护林地区为例,利用2005年多时相、多极化的ENVISATASAR(Environmental Satellite Advanced Synthetic Aperture Radar)数据,分析了典型地物后向散射极化和时间特性。沿海防护林的后向散射随时间变化较小,VV极化能较好的体现沿海防护林的表面形态和特征,VH极化可以将水体和沿海防护林很好的区分开来,植被间的差异在HH极化中得到较好的反映。针对不同的极化组合情况,采用面向对象的方法提取沿海防护林信息,并对提取结果进行了对比分析,认为多极化的数据更有利于防护林信息的提取。     

光学遥感植被指数与SAR遥感参数的相关性及其主要影响因素研究

建立合成孔径雷达(synthetic aperture Radar,SAR)数据和光学植被指数的定量关系有助于融合这两种数据源,提高山区森林遥感的时序监测能力。为此,以内蒙古大兴安岭根河林区为例,首先分析了归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)、增强型植被指数(enhanced vegetation index,EVI)、绿度植被指数(greenness vegetation index,GVI)和归一化水分指数(normalized difference water index,NDWI)与C波段雷达数据的相关性,接着对比了不同森林干扰下NDVI,NDWI与X,C,L波段雷达数据的相关性差异。结果表明:①极化比(polarization ratio,PR)和干涉相干系数与各植被指数呈显著负相关,PR与NDVI,EVI,GVI线性趋势好(R~2=0. 40～0. 49),VH的干涉相干系数与各植被指数线性趋势好(R~2=0. 43～0. 51);②地表类型会影响VH与NDVI线性回归结果,在植被密集的灌草、火烧迹地和森林内线性趋势好(R~2=0. 64～0. 76);③不同森林干扰下相关性存在差异:在火烧迹地内NDVI与X波段HH和C波段PR呈显著负相关,NDWI与C波段VH呈显著正相关;在未受干扰林地内NDVI和NDWI与C波段PR呈显著正相关;在采伐迹地内L波段PR与NDVI呈显著负相关,L波段VV和VH的PR与NDWI呈显著负相关。     

InSAR技术支持下的高速铁路沿线沉降监测与预测

针对盘营铁路专线、哈大铁路专线沿线沉降监测研究较少,采用InSAR技术获取了研究区地表形变信息,还对其进行了相关分析.用SBAS-InSAR对35景Sentinel-1A SAR数据进行处理,获取VV、VH极化下的年均沉降速率及沉降序列;以年均沉降速率为研究对象,进行沿线沉降特征分析及交叉验证;利用小波变换对沉降序列降噪处理,用改进BP神经网络对降噪后沉降序列预测分析.研究结果表明,研究区内高速铁路沿线共监测出6个明显沉降区域,最大沉降速率达50mm/a;两种极化年均沉降速率具有较高的一致性,降噪处理后的沉降序列更加平滑;改进BP神经网络具有较高的收敛速度,其预测精度有较大提高.     

InSAR、水准及GPS数据融合处理方法

地面沉降灾害制约了社会经济可持续发展,目前地面沉降监测广泛采取水准测量、GPS测量和InSAR技术等方法。为有效解决不同技术方法在精度、时间分辨率和空间分辨率上的缺陷,综合其优点,本文提出了对InSAR、水准及GPS数据进行精密处理和高效融合的理论方法,获取高精度、高时空分辨率的地面沉降监测成果。以广州南沙试验区数据实例验证了理论方法的可行性和可靠性。     

GPS连续站监测天津市地面沉降的初步结果

本文简述了天津市12个GPS连续站高程方向的高精度数据处理方法,得到了一年多的高程时间序列图,反映了年度内地面沉降的动态信息,得到的地面沉降趋势与水准监测结果一致.最后的分析认为在一定条件下GPS连续观测站比水准监测的精度高,可以结合动态水准网平差来确定天津市的地面沉降.     

不同手段和尺度下地面沉降时空变化特征分析——以深圳大空港区为例

本文利用不同手段和不同尺度的地面监测方法,分析城市填海区地面沉降的时空变化特征。通过深圳市大空港区的地面沉降监测工程实例分析,结合精密水准测量和遥感监测手段,实现了不同尺度地面沉降监测,获取该区域地面沉降时空变化特征。研究结果表明,精密水准测量方法与遥感监测方法均发现了会展中心周围道路产生的沉降,具有相同的变化特征。精密水准监测方法能较精确地获取局部地面沉降量,在石围路的建筑基坑周边产生最大为-303.6mm的地面沉降。结合不同手段和不同尺度的监测方法,可以较全面获取监测对象的形变特征。     

时间序列InSAR技术辅助下的北京市高速公路网沉降监测应用

利用高分辨率TerraSAR-X影像,通过多主影像相干目标小基线干涉技术（MCTSB-InSAR）获取了北京市主城区2011-2015年的地表形变信息;通过建立缓冲区,提取并分析了北京市12条高速公路及一条快速公路的沉降现状;在高速公路沉降信息的基础上对机场第二高速进行了路面平整度分析。利用水准测量数据验证了监测结果,精度达4.6 mm/a,表明MCTSB-InSAR技术不仅可以快速监测出大区域高速公路交通网络的地表沉降,而且监测精度较高。     

Ground deformation associated with post-mining activity at the French–German border revealed by novel InSAR time series method

We present a novel methodology for integration of multiple InSAR data sets for computation of two dimensional time series of ground deformation. The proposed approach allows combination of SAR data acquired with different acquisition parameters, temporal and spatial sampling and resolution, wavelength and polarization. Produced time series have combined coverage, improved temporal resolution and lower noise level. We apply this methodology for mapping coal mining related ground subsidence and uplift in the Greater Region of Luxembourg along the French–German border. For this we processed 167 Synthetic Aperture Radar ERS-1/2 and ENVISAT images acquired between 1995 and 2009 from one ascending (track 29) and one descending (track 337) tracks and created over five hundred interferograms that were used for time series analysis. Derived vertical and east–west linear deformation rates show with remarkable precision a region of localized ground deformation located above and caused by mining and post-mining activities. Time series of ground deformation display temporal variability: reversal from subsidence to uplift and acceleration of subsidence in the vertical component, and horizontal motion toward the center of the subsidence on the east–west component. InSAR results are validated by leveling measurements collected by the French Geological Survey (BRGM) during 2006–2008. We determined that deformation rate changes are mainly caused by water level variations in the mines. Due to higher temporal and spatial resolution the proposed space-borne method detected a larger number of subsidence and uplift areas in comparison to leveling measurements restricted to annual monitoring of benchmark points along roads. We also identified one deformation region that is not precisely located above the mining sites. Comparison of InSAR measurements with the water levels measured in the mining pits suggest that part of the water that filled the galleries after termination of the dewatering systems may come from this region. Providing that enough SAR data is available, this method opens new opportunities for detecting and locating man-made and natural ground deformation signals with high temporal resolution and precision.     

基于 C 波段和 L 波段的 SBAS-InSAR 技术监测广州地面沉降

近10年来广州市频繁发生地面沉降、塌陷等地质灾害,造成巨大的生命财产损失,而且目前仍然在加剧。传统的监测技术如GPS、水准测量等难以开展大范围、高精度和高空间分辨率的地表沉降监测工作,而合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)正逐渐成为城市地表沉降监测的有效手段。文中采用短基线集(SBAS-InSAR)技术,通过17景ENVISAT/ASAR数据和21景ALOS/PALSAR数据,探测广州佛山地区2006—2011年的地表形变信息。将其与研究区内已有的水准测量数据进行比较,从而验证InSAR技术监测结果的可靠性。最后圈定了研究区的重点沉降区域并对沉降成因进行分析。     

高分辨率PS-InSAR在轨道交通形变特征探测中的应用

为了确保城市轨道交通的安全运营和可持续发展,将高分辨率PS-InSAR技术引入城市轨道交通的形变监测领域。以上海为例,分析了城市轨道交通网络专题的形变特征。首先,利用26景TerraSAR-X影像在上海开展高分辨率PS-InSAR沉降精细测量,得到轨道交通网络整体的沉降格局;然后,针对不同建成时期和建设形式的路段,分类探讨其形变特性及原因;最后,进行测量结果的精度验证。分析结果表明,快速的城市化发展建设已成为上海轨道交通沿线主要的沉降原因;不同建成时期和建设形式的路段表现出不同的形变特征,早期建设路段比晚期建设路段更稳定,高架路段比地下路段沉降速率更小;PS-InSAR与水准数据保持很好的一致性。证实了高分辨率PS-InSAR技术在城市轨道交通形变监测、管理维护和预警方面具有一定的可行性,可以为城市公共交通的规划和建设提供决策支持。通形变监测、管理维护和预警方面具有一定的可行性,可以为城市公共交通的规划和建设提供决策支持。     

双轨D-InSAR技术监测矿区地面沉降的应用

合成孔径雷达差分干涉测量(Differential interferometry synthetic aperture radar,D-InSAR)技术在矿区地面沉降监测领域具有独特的优势和巨大的发展潜力。为分析并掌握济宁某矿区地面沉降的变化状况,选取具备高穿透植被能力的L波段的ALOS PALSAR数据,基于双轨D-InSAR技术对采煤塌陷进行动态监测,获取矿区的形变信息,并与水准数据进行对比分析,进而为有效的进行矿山地质环境保护与治理恢复提供一定的理论依据和技术支持。     

基于Sentinel-1的典型地物时间失相干分析

为了探究影响Sentinel-1时间失相干的因素,实验选取美国南加州柯汶纳市及其周边区域进行研究,使用50景Senti-nel-1数据,分析了不同地物的时间失相干现象,并研究了风雨等天气因素及不同极化方式对相干性的影响.主要得出以下结论:Sentinel-1数据典型地物的失相干特征区别较大,可以较好地指导地物识别、辅助...     

基于相干目标的干涉图叠加方法监测天津地区地面沉降

利用ENVISAT ASAR数据,采用基于相干目标的干涉图叠加方法,对天津地区的地面沉降现象进行了DInSAR监测试验.差分干涉处理采用"两轨法",使用校正了高程异常的SRTM DEM数据消除高程相位.以相干系数为标准选取了相干目标,解缠过程中运用了Delaunay三角剖分和权重最小费用流算法.本文获得的季度平均沉降速率图有效揭示了试验区地面沉降的空间展布及相对形变量,但其获得的绝对形变量尚需地面实测数据校验.     

GPS用于天津市地面沉降监测的研究

介绍了GPS用于天津市地面沉降监测的方案,通过GPS监测数据与水准测量结果对比分析,说明了两者地面沉降趋势的一致性,GPS用于地面沉降监测可以逐步取代传统水准观测。