Mexico City land subsidence in 2014–2015 with Sentinel-1 IW TOPS: Results using the Intermittent SBAS (ISBAS) technique

Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar (DInSAR) can be considered as an efficient and cost effective technique for monitoring land subsidence due to its large spatial coverage and high accuracy provided. The recent commissioning of the first Sentinel-1 satellite offers improved support to operational surveys using DInSAR due to regular observations from a wide-area product. In this paper we show the results of an intermittent small-baseline subset (ISBAS) time-series analysis of 18 Interferometric Wide swath (IW) products of a 39,000 km² area of Mexico acquired between 3 October 2014 and 7 May 2015 using the Terrain Observation with Progressive Scans in azimuth (TOPS) imaging mode. The ISBAS processing was based upon the analysis of 143 small-baseline differential interferograms. After the debursting, merging and deramping steps necessary to process Sentinel-1 IW products, the method followed a standard approach to the DInSAR analysis. The Sentinel-1 ISBAS results confirm the magnitude and extent of the deformation that was observed in Mexico City, Chalco, Ciudad Nezahualcóyotl and Iztapalapa by other C-band and L-band DInSAR studies during the 1990s and 2000s. Subsidence velocities from the Sentinel-1 analysis are, in places, in excess of −24 cm/year along the satellite line-of-sight, equivalent to over ∼40 cm/year vertical rates. This paper demonstrates the potential of Sentinel-1 IW TOPS imagery to support wide-area DInSAR surveys over what is a very large and diverse area in terms of land cover and topography.     

利用时序InSAR技术分析北京及河北廊坊地面沉降

利用带大气估计模型的时序InSAR方法对24幅覆盖北京及河北廊坊的Envisat-ASAR影像数据进行了时序分析,获取了该地区2007年4月—2010年9月的地面沉降速率及均方差。发现了以北京朝阳区和通州区交界处为中心和以河北廊坊城区为中心的两个沉降区域,中心区平均沉降速率分别为35mm/a与22mm/a。研究区域形变速率均方差1.5mm/a。研究结果表明:利用时序InSAR技术进行城市地表沉降监测具有较好的精度及稳定性;产生该沉降的可能原因为地下水的开采、城市基础建设的发展及工业用地量、人为活动的增加。     

基于时序InSAR的东营地区地表沉降研究

黄河携带大量泥沙入海,河口三角洲覆盖20~50m厚的沉积层。沉积层的自然压实导致该地区的地表沉降。此外,黄河三角洲油气资源的开发和地下水的开采也加速地表的下陷。InSAR作为一种有效的空间大地测量工具,可以提供几十公里范围内的高精度地表形变场。时序InSAR技术在多幅雷达影像组成的干涉网络基础上,识别永久散射体(PS)等雷达回波信噪比高的像素。与传统的InSAR技术相比,时序InSAR技术削弱雷达影像去相干效应的影响,实现长期的形变序列提取。文中利用两组雷达影像:19幅ERS卫星1992年12月至1996年1月的SAR影像,17幅ENVISAT卫星2003年5月至2008年3月的SAR影像。影像主要覆盖山东省东营市及其周边部分区域。结果显示,东营地区存在每年15mm以上的地表沉陷,该地区的地表沉降与油气开采活动有关。     

小基线集技术在地面沉降监测中的应用

小基线集技术(SBAS-InSAR)是近年提出的一种新的InSAR时间序列分析方法,它能有效地克服时空时间和空间失相干现象等限制性因素,且具有可增加时间采样率,对影像数量要求不高等优点.本文详细介绍了SBAS技术形变监测原理,并利用22期ALOS卫星的PALSAR数据进行了试验,获取了西安市2007～2011年的时间序列形变值,成功地反演了该地区在2007年1月至2011年2月的地表形变时空演变过程.获取的西安市地表形变成果,对进一步认识地裂缝的演变发展、预报灾害以及城市的可持续发展具有深刻的指导意义.     

基于SRTM数据的二轨D-InSAR监测城市地表沉降研究

合成孔径雷达差分干涉测量技术是新近发展起来的用于监测大范围地表形变的新技术,具有精度高、监测范围广等特点。本文首先深入分析了D-InSAR技术的基本原理,然后通过实验成功获取了上海市中心城区相隔7个月的地面沉降结果,通过与常规方法获取的沉降图的对比,发现二者具有高度的一致性,从而证明了利用D-InSAR技术监测城市地面沉降具有良好的应用前景。     

二轨法DInSAR技术监测城市地表沉降

合成孔径雷达差分干涉测量技术是新近发展起来的用于监测大范围地表形变的新技术,具有精度高、监测范围广等特点。文中深入分析DInSAR技术的基本原理,通过实验成功获取西安市中心城区相隔9个月的地面沉降结果,与常规方法获取的沉降图对比,发现二者具有高度的一致性,从而证明利用DInSAR技术监测城市地面沉降具有良好的应用前景。     

结合InSAR与实测数据的矿区地表大量级沉陷监测方法

针对利用合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)难以获取矿区大量级沉陷信息的问题,本文提出了一种融合实测数据的大量级沉陷InSAR监测方法。该方法首先计算矿区时序InSAR累计沉降盆地,然后基于InSAR最大形变监测梯度确定融合边界,最后利用反距离权重插值方法将实测数据和InSAR监测结果融合,完整获取矿区的大量级沉陷盆地。以山东某矿3308工作面为研究区域进行监测,并对该方法的可行性和精度进行了验证。结果表明,该方法提取的矿区大量级沉陷盆地连续完整,空间位置和形态特征与实际开采情况相符,与水准实测数据相比,融合结果的平均误差和均方根误差分别为73.2和111.6 mm,可获取更为完整准确的矿区沉陷信息。     

基于差分雷达干涉测量的矿区地面沉降监测研究

收集了1992年12月至1998年6月JERS-1L波段雷达数据,利用差分雷达干涉测量技术进行地面沉降监测研究。通过“二轨法”进行差分处理,选择其中的6景差分雷达干涉图进行分析。在研究区内发现了4个沉降区域,并按照时间序列通过对地面形变图进行分析,获取其中两个沉降区最大的垂直沉降量。     

结合目标检测及高斯建模的矿区大梯度沉降漏斗相位解缠算法

合成孔径雷达干涉测量 (interferometric synthetic aperture radar,InSAR) 技术凭借全天时、高空间分辨率的特点在地表形变监测领域极具优势。然而,因采矿活动导致的大梯度沉降漏斗在干涉图中易产生密集的非线性干涉条纹,对相位解缠带来挑战。为解决这个难题,提出一种将深度学习目标检测网络与沉降漏斗反演建模相结合的解缠方法,旨在识别和模拟干涉图中的沉降漏斗,在缠绕相位中降低相位梯度,从而实现高精度相位解缠。该方法首先在YOLOv10框架下采用模拟和真实矿区干涉图训练沉降漏斗探测模型,实现大规模干涉图沉降漏斗自动识别;然后,利用以角度偏差最小化为目标函数的二维高斯模型对每个沉降漏斗进行反演和建模;接着,从干涉图中减去模型相位,对残余相位滤波,减少因滤波导致的相位混叠并增加干涉信噪比;最后,对滤波的残余相位进行解缠并加回模型相位,恢复真实解缠相位。通过模拟数据和覆盖中国山西大同地区的陆探一号数据集,分析了所提方法解缠前后相位残点的变化以及模拟数据统计,并与传统矿区解缠处理方法进行了对比。结果表明,所提方法具有更强的鲁棒性和更高的精度,在矿区非线性高形变梯度区域的解缠中,平均均方根误差较传统方法减小了57.4%, 平均残点数减小了23.4%,证明了所提方法的可行性。     

InSAR矿区地表三维形变监测与预计研究进展

首先,介绍了InSAR地表形变监测技术的基本原理和技术特点;然后,对当前InSAR矿区地表三维形变监测方法做了系统性分类,并探讨了各自的优缺点和适用范围;之后,综述了当前InSAR矿区地表三维形变预计方法的研究现状和进展;最后,归纳梳理了InSAR矿区三维形变监测预计在多源数据融合和沉降机理分析等方面的前沿问题。     

PSInSAR技术在地面沉降监测中的应用研究

永久散射体合成孔径雷达测量技术(PSInSAR)具有全天候、大范围、高精度监测地表形变的优点,是形变灾害监测领域一种新的经济的空间对地观测新技术.本文介绍了PSInSAR技术,并使用我国某地区的卫星SAR影像数据,运用PSInSAR技术完成了地面沉降监测的相关处理流程,并将结果与常规水准测量的结果进行了对比,证实了PS...     

地下水开采与地面沉降关系的短基线集分析

针对传统地面沉降监测手段阻碍了地下水的开采控制及其相关研究这一情况,该文基于短基线集时序分析方法提取了天津市平原地表形变信息。首先根据合成孔径雷达干涉结果分析了天津市地面沉降分布特征,然后定量研究了地面沉降漏斗分布特征,最后以北辰区为例将实测地下水降落漏斗与地面沉降中心进行耦合。结果表明:天津市地面沉降产生主导因素为超量开采造成的地下水位下降,两者直接相关;地下水超采区内的地面沉降中心与地下水漏斗中心大致吻合,并有整体稍向西北方向偏移的趋势,原因可能为地下水开采后,受岩土的厚度与性质控制,其软土层固结速滞后于地下水位的水头变化。     

普宁市地面沉降的SBAS技术监测应用研究

InSAR(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)技术是随着合成孔径雷达发展起来的一种雷达干涉测量新技术,它可获得地表目标点的精确三维空间位置以及细微形变信息。基于雷达干涉测量发展的短基线(Small BAseline Subset,SBAS)干涉测量,可对缓慢地表形变进行高精度的监测。本文以广东省普宁市为实验区,选用2007~2010年间共10景ALOS/PALSAR数据,采用SBAS技术获取了该地区的形变时间序列和平均沉降速率,结果表明普宁市区存在多个严重的沉降漏斗,年最大沉降速率达15cm/a。利用观测时段内两期的水准点观测资料对SBAS时序结果进行验证,对比结果发现两者较差最大为46mm,最小为21mm,表明SBAS技术进行地面沉降监测的可靠性和有效性。     

运用水准和InSAR的地面沉降监测数据融合方法

针对地面监测中水准和InSAR数据的优缺点,提出了沉降数据融合算法以及插值计算方法。采用数据融合方法对水准和InSAR进行融合,较好地解决了水准监测数据的时空分辨率低和InSAR数据中部分地区失相干的弊端,使融合后的数据能更好地描述地面沉降的现状,为更好地预测地面沉降的发展趋势,减少沉降灾害对经济社会的危害。天津地区融合算例表明,所提算法较好地解决了单一数据的缺点,融合后的数据拥有了多数据的优点,对后期地面沉降预测提供准确丰富的数据基础。     

厦门岛地表沉降监测SBAS-In SAR技术研究

伴随着城市建设不断发展,尤其是地铁项目的建设,城市地区地表沉降、塌陷等地质灾害频繁发生,给经济建设和人民的生命财产安全带来了不可估量的损失,大范围的沉降监测成为目前一个亟待解决的问题。本文通过获取的厦门岛16个时间序列InSAR影像数据,分析厦门岛的地面沉降率,从而提出厦门岛的筼筜外湖,地铁1号线的中山公园—将军祠—文灶—湖滨东路路段以北地区,以及湖边水库周边可能会持续产生地面沉降,应及早做好地质灾害预防。     

利用GPS-InSAR合成方法进行地面沉降研究的现状与展望

近年来 ,合成孔径雷达干涉测量技术应用于地面沉降研究领域的实例已在国内外工程和科研实践中多见报道。与此同时 ,利用GPS技术监测地面沉降也日臻成熟与完善。GPS InSAR合成方法将这二种方法融合 ,能够在空间域与时间域同时发挥出各自优势从而提升地面沉降监测数据的分辨率 ,已开始成为国内外地面沉降测量技术研究的重点。本文综述了GPS InSAR合成技术的理论与方法 ,对其目前进展及应用前景进行了探讨。最后对上海地区开展此项研究进行了展望。     

宁波地面沉降的短基线集监测与分析

针对传统地面沉降监测手段精度高,但监测周期长、空间分辨率低、人力物力耗费大等问题,该文基于短基线集时序分析技术提取了宁波地区的地表形变信息。首先根据短基线集技术监测结果分析了宁波地区地面沉降分布特征,然后对宁波东部新城的沉降进行了精细化分析,并给出了其沉降原因。结果表明:宁波地区地面沉降整体呈现弱发育特征,部分地区存在轻微地面隆起现象,东部新城地面沉降呈现中度发育特征,并存在不均匀沉降现象,快速的城市化建设是东部新城地面沉降的主要原因。