合成孔径雷达干涉测量技术在矿山开采地表沉陷监测中的应用
PS_InSAR技术及其在地表沉降中的应用
2010 NO.19SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION高 新 技 术InSAR(Interferometric synthetic ap-erture radar,InSAR)结合了合成孔径雷达成像技术和干涉测量技术,利用传感器的系统参数和成像几何关系等精确测量地表某一点的三维空间位置及微小变化的测绘技术。
合成孔径雷达差分干涉测量技术(DInSAR)是以合成孔径雷达复数影像的相位信息获取地表变化信息的技术,是InSAR 技术应用的一个拓展。
在实际应用中,相干雷达波由于在传递的过程中受大气效应影响,以及地表变化造成的时间去相关和长基线引起的空间去相关,严重地制约常规DInSAR在区域地表形变监测方面的应用,尤其对于地表沉降这种缓慢累积形变监测来说,时间失相关问题更为突出。
为了克服常规DInSAR的局限性,近年来国际上少研究者提出了基于部分相位稳定的雷达散射目标,即永久散射体(PS)进行差分干涉相位处理达到监测区域地表形变的目的,这种方法被称为永久散射体差分干涉测量技术(P S-I n S A R),是对传统的I n S A R和D-InSAR技术的扩展应用,可以突破时间、空间失相关和大气延迟的影响,可以提高数据的利用率,提取长时间、大范围的地表形变信息。
1 PS-InSAR技术1.1PS-InSAR的基本原理PSInSAR技术的基本原理就是利用多景同一地区的SAR影像,影像数目根据图像相干性情况而定,一般数目要大于20幅。
通过统计分析所有影像的幅度信息或者相位信息,找出不受时间、空间和大气效应影响的永久散射体。
然后利用选择的PS点建立关于变形和相位差的函数关系,而在PS 点上地形数据误差和大气延迟误差等通过外部数据或者相关的处理方法而被分离,从而可以获得PS点上地表形变信息。
由于选取的PS点在一段时间内具有很好的稳定性,可以通过这些稳定点内插出其他低信噪比点的形变信息,获取该地区的形变信息。
dinsar概念 -回复
dinsar概念-回复dinsar概念是指差分干涉合成孔径雷达（DInSAR）技术，它是一种用来监测地面变形的遥感技术。
本文将详细介绍DInSAR的原理、应用领域以及在地质灾害和地表沉降监测中的具体应用。
一、DInSAR的原理DInSAR技术利用合成孔径雷达（SAR）的观测数据来测量地表变形。
SAR 是一种主动遥感技术，通过发射雷达波束并记录回波来获取地表信息。
DInSAR则是通过比较两个或多个雷达成像的干涉图像来提取地表变形信息。
DInSAR的原理基于两个基本概念：干涉和差分。
干涉是指将两个SAR图像相减，得到一个干涉图像，其中包含了地表变形引起的相位差信息。
差分是指将两个干涉图像相除，得到一个差分干涉图像，它反映了地表变形的相对变化。
具体而言，DInSAR技术的工作流程如下：首先，收集一对或多对SAR图像，这些图像需要在时间和空间上具有一定的重叠。
然后，进行图像配准，即将不同时间或空间的图像对齐。
接下来，进行干涉处理，通过相位引导的配准技术计算干涉图像。
最后，进行差分处理，得到差分干涉图像，并使用数据模型和数学方法来提取和解释地表变形信息。
二、DInSAR的应用领域DInSAR技术在地理学、地球物理学、地质灾害等领域具有广泛的应用。
下面将分别介绍DInSAR在这些领域中的应用案例。
1. 地壳运动监测：DInSAR可以用来监测地壳的上升或下沉、水平位移等地表变形情况。
通过对长时间序列的DInSAR数据进行分析，可以揭示地壳运动背后的地质和地球物理过程。
2. 地震监测：地震引起的地表变形可以通过DInSAR来监测。
这种监测可以提供地震活动的时空演化过程，有助于理解地震的震源震源机制和地下断裂结构。
3. 火山监测：DInSAR可以用来监测火山的喷发活动和未喷发火山的斜坡稳定性。
通过长时间的监测和分析，可以找到预警信号和监测火山的潜在危险。
4. 地表沉降监测：地表沉降通常与地下水抽取、地下矿产开采等人类活动相关。
《利用SBAS-InSAR和幂指数Knothe模型监测矿区沉降方法研究》范文
《利用SBAS-InSAR和幂指数Knothe模型监测矿区沉降方法研究》篇一利用SBAS-InSAR与幂指数Knothe模型监测矿区沉降方法研究一、引言随着社会的快速发展和工业的日益兴盛，矿产资源的开采成为社会经济的重要支柱。
然而，矿区开采过程中，地表的沉降问题愈发严重，不仅威胁到矿工的人身安全，还对周围环境造成了巨大的影响。
因此，精确且及时地监测矿区沉降显得尤为重要。
传统的地表沉降监测方法往往存在效率低下、成本高昂等问题。
近年来，合成孔径雷达干涉测量（InSAR）技术及其改进型——短基线集（SBAS-InSAR）技术的出现，为矿区沉降监测提供了新的解决方案。
本文将详细介绍利用SBAS-InSAR技术和幂指数Knothe模型进行矿区沉降监测的方法研究。
二、SBAS-InSAR技术原理及应用SBAS-InSAR是一种用于地表变形监测的高分辨率InSAR技术。
它通过处理大量的短基线SAR图像数据，能够在无地面控制点的情况下，精确监测地表的微小变形。
该技术主要包含以下几个步骤：数据获取与预处理、相位解缠、参数估计及变形分析等。
在矿区沉降监测中，SBAS-InSAR技术能够提供高精度的地表变形信息，具有实时性强、空间分辨率高、成本低等优点。
通过该技术，我们可以获得矿区地表的三维变形场，从而为后续的沉降预测和治理提供重要依据。
三、幂指数Knothe模型介绍幂指数Knothe模型是一种基于经验的地表沉降预测模型。
该模型通过对历史沉降数据进行统计分析，得出沉降量与时间之间的幂指数关系。
利用这一模型，我们可以对矿区未来的沉降趋势进行预测。
四、SBAS-InSAR与幂指数Knothe模型的结合应用将SBAS-InSAR技术与幂指数Knothe模型相结合，可以实现对矿区沉降的实时监测与预测。
首先，利用SBAS-InSAR技术获取矿区地表变形数据；然后，通过幂指数Knothe模型对变形数据进行处理，得出沉降量与时间之间的幂指数关系；最后，根据这一关系预测矿区未来的沉降趋势。
DInSAR技术在开采沉陷监测中的应用(1)
ＡＧ（ＤＳＫ）曾用差分干涉技术对Ｒｕｈｘ’ｇｅｂｉｅｔ地区由于煤炭地
下开采导！致的地表变形进行临测，通过利用ＴＪ星雷达差分十涉技术对 Ｒｕｔｕ・ｇｅｂｉｅｔ地区的地表变形：ｌ｛ｆ测取得Ｊ，令人满意的结果…。
１
Ｄ～ＩｎＳＡＲ技术基本原理
图Ｉ
Ｄ－ＩｎＳＡＲ几何示意图
如图１所尔为雷达差分干涉测量的几何示意图。假设Ａ．和Ａ：足第一次干涉处理时的甲星成像天线，Ｐ点地表术发生 形变，则其ｉ犬得的足不包含地形彤变的十涉相位，称其为干涉纹幽ｌ：Ａ．＊ｈＡ！’足第２次｝二涉处理时的一卫星成像天线， 几．九沁’成像前，地表Ｐ点…现了微量彤变△ｒ。ｊ ｅ获得的足包含Ｊ，地形形变相位和ｊｅ他相一他的十涉｛Ｈ位，称填为干涉
（１）
式中，６西．为地表未发生形变的十涉相位．Ｂ ｕ为半行十桃线向基线分量． 在地表发生形变后，点Ｐ沿雷达视线向移动△，‘后获取的干涉相位为： ６击：＝－４Ⅱ’Ｂ¨’／＾一４Ⅱ△“Ａ 式中．ｄ曲。为地表笈生形变后的十涉相位，Ａｒ为视线向形变量。 由视线向形变量Ａｔ６Ｉ起的相位为： ｄ西ｔ＝－４Ⅱ△ｒ／Ａ＝６西ｚ—Ｂ Ｈ’ｄ ０－／Ｂ日 式中， Ａｒ为视线向形变量，６士一为形变量引起的干涉相位。 （３）武右边的各量可由干涉纹目的相位和轨道参数计算得到，进面可确定幽像每点的＝ｌ！已线向彤变量Ａｒ。求ｍ 斜距向彤变量后．使可通过分解得到水甲形变量和垂直形变量。
１／９两颗卫星构成双星串联模式．对同一地区的屉短覆盖周期为１天，保证了
两景ＳＡＲ图像之间具有赶好的相干性。本次实验选取了１９９７年９月１４同和１９９７年１０月ｌｇ日两景ＥＲＳ １／２ＳＡＲ模 式数据，用于获取彤变前的地形信息．同时选取了１９９８年５月１７ｌＪ ＳＡＲ模式数据，用于获取地形信息和形蛮信息。 表１矿区ＥＲＳ一１／２ ＳＡＲ数据参敷
InSAR技术在矿区地面沉降监测的应用探讨
InSAR技术在矿区地面沉降监测的应用探讨作者：钟鑫徐国彬黄淑玲来源：《中国科技博览》2014年第18期[摘要]本文结合合成孔径雷达差分干涉测量技术监测地面沉降的原理、步骤进行研究，分析了InSAR技术在矿区沉降监测中的发展潜力和技术难点，并结合最新短基线集干涉处理技术，削弱大气延迟误差、DEM误差、相位解缠误差等，提高了监测精度。
因此，对合成孔径雷达差分干涉测量监测地面沉降的理论与应用技术的研究，具有重要的实用价值和社会意义。
[关键词]合成孔径雷达差分干涉测量干涉相位解缠中图分类号：TD325 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）18-0376-01随着经济的快速发展，社会面临着对矿产资源的空前巨大需求，由于地下矿产资源的开采引起采空区周围岩体的自然应力及其上覆岩层内部的原始应力的平衡状态遭到破坏，岩体需要经过重新排布以重新达到应力平衡，从而导致岩层的移动与变形引起地表移动或塌陷。
矿区地面沉降的危害主要表现为房屋、道路及公共基础设施的损毁，对农田、水资源造成污染等，对居民日常生活造成严重影响。
因此，亟需采取适当的方法对采矿区地面形变灾害进行监测、治理和修复。
矿区地表沉降监测方法主要有水准测量、GPS地形测量、摄影测量等，常规的测量方法基于对控制点的监测获取空间形变。
对于矿区大面积的变形监测，需要布设足够的控制点，通过数据内插法绘制出沉降面，受时间和天气条件影响较大，观测周期长，而且无法保证内插数据的精度。
本文通过研究合成孔径雷达差分干涉测量在监测大范围矿区地面沉降的理论与应用，对其精度与可靠性进行分析，为矿山动态监测提供数据支持。
InSAR获取形变的基本原理与处理流程InSAR（Interferometric Synthetic Aperture Radar，合成孔径雷达干涉）是一种新型的主动微波遥感技术，它通过分析同一地区两次或多次成像的雷达差分相位和成像几何条件来建立三维地形或监测地表变形。
InSAR沉降监测及地质灾害风险评估研究
InSAR沉降监测及地质灾害风险评估研究一、引言InSAR（干涉合成孔径雷达）技术是一种通过使用雷达发射的电磁波与地面上的目标物相交、反射后形成的干涉图像来进行测量和监测的方法。
它在地质灾害监测和风险评估方面得到了广泛应用。
二、InSAR沉降监测1. InSAR原理InSAR通过比较两个或多个雷达图像，可以检测地面的微小变化。
当地面发生沉降时，相位差发生变化，从而在干涉图像中形成明暗相间的条纹。
通过解算这些条纹可以确定地表的沉降变化。
2. InSAR沉降的应用InSAR技术在监测地面沉降方面具有高灵敏度和大范围覆盖的优势。
它能够及时发现沉降现象，并对沉降的大小和空间分布进行精确的测量。
这对于城市建设、水资源管理和地下工程等领域至关重要。
3. 案例分析：InSAR监测大城市地面沉降以北京市为例，近年来由于地下水的过度开采和地铁建设等原因，北京市的地面沉降问题日益凸显。
利用InSAR技术，可以对北京市的地表沉降进行监测和评估，帮助相关部门制定有效的控制措施并预防地质灾害的发生。
三、地质灾害风险评估1. 地质灾害的概念地质灾害是地壳活动和自然因素作用于人类活动环境中造成的可能对生命、财产和环境造成严重危害的现象。
常见地质灾害包括地震、滑坡、泥石流等。
2. 地质灾害风险评估的重要性地质灾害风险评估是对地质灾害的发生概率、影响范围和损失程度进行全面评估，从而了解灾害风险的大小，以及采取有效的控制和管理措施。
通过评估和预测灾害风险，可以减少潜在风险和损失。
3. InSAR在地质灾害风险评估中的应用InSAR技术可以提供地表形变的高精度观测数据，为地质灾害风险评估提供重要依据。
通过对地表沉降、地表位移等数据的分析，可以识别潜在的地质灾害危险区域，并评估灾害的潜在影响。
四、InSAR沉降监测与地质灾害风险评估的结合1. 原理与方法将InSAR沉降监测和地质灾害风险评估相结合，可以更准确地预测地质灾害的发生概率和影响范围。
D-InSAR技术在矿山开采沉降形变监测中的应用
D-InSAR技术在矿山开采沉降形变监测中的应用刘慕溪【期刊名称】《《北京测绘》》【年(卷),期】2019(033)011【总页数】4页(P1365-1368)【关键词】D-InSAR; 矿山沉降; 形变监测【作者】刘慕溪【作者单位】广东省核工业地质局测绘院广东广州510800【正文语种】中文【中图分类】P2580 引言D-InSAR技术,即合成孔径雷达差分干涉测量技术,是在InSAR技术上拓展而来,通过两幅或以上的干涉图和高精度DEM(数字高程模型)进行地表微小形变测量,因此具有精度高、自动化、全天候、连续动态实时监测的优点而广泛的应用于不同领域的形变监测中[1-3],如地震监测[4-6]、火山地表移动监测[7-8]、冰川漂移监测[9]、城市地表沉降监测[10-12]和滑坡形变监测[13-14],均取得了较好的监测成果。
冯婷婷使用D-InSAR技术对神东矿区开采沉陷形变进行了监测,获得了矿区长时序干涉形变系列图,并成功的分析了矿区开采形变规律,为该矿区的安全生产提供了基础[15];闫大鹏使用D-InSAR技术对开滦矿山开采沉降研究,构建了“矿山开采——开采沉陷”的时空关系模型,指导了矿山安全生产[16]。
本文分析了二轨法D-InSAR获取研究区地表形变信息的原理以及数据处理流程,以研究区2景影像为基础,结合外部高精度DEM,讲述了二轨法差分干涉处理流程,并分析了研究区沉降分布特征、沉降量变化规律,为矿山安全生产提供可靠的参考资料。
1 二轨法D-InSAR的基本原理和数据处理流程1.1 二轨法D-InSAR的基本原理二轨法D-InSAR是以研究区域地表前后两幅SAR影像为基础生成干涉图,结合外部高精度DEM数据模拟,制作成研究区域的干涉相位图,进而将地形相位信息和平地效应去除,就可获得研究区域的地表形变信息[6]。
如图1所示,假设SAR两次过境时地面点P在视线上发生ΔR(ΔR=PP＇)的形变量,将形变相位标记为ψdef,雷达波长为λ,此时ψdef=4πΔR/λ(1)图1 二轨法D-InSAR工作原理示意图1.2 D-InSAR形变监测方法及数据处理流程地壳表层高程变化的诱导因素较为复杂,根据营力变化可分为地壳自身的运动和人为活动诱发的运动,无论是何种诱因导致地表高程发生变化,在所获的SAR影像干涉相位信息中均有地表形变信息的反映,而D-InSAR技术可以很好的解析出地表形变引起的微小相位变化,进而获得二对SAR影像成像期间的地表形变信息,通过相应的数据处理流程,就可以获得某一点的形变量,为城市规划、建设、地质灾害防治等提供可靠的实时动态监测数据[3]。
(整理)基于INSAR技术的沉降监测.
基于永久散射体雷达干涉测量技术的沉降监测一、永久散射体雷达干涉测量技术（PSI）简介合成孔径雷达干涉测量(InSAR)是一种使用微波探测目标的成像技术，可将复图像进行相位干涉和差分处理，从中提取地表移动变形信息，从而对地面沉降变形进行监测。
目前，合成孔径雷达差分干涉测量（D-InSAR）技术作为一种重要的地面沉降监测技术，应用已比较广泛，在进行地表形变监测时，理论上能达到mm级精度。
但其受时间、空间去相关以及大气延迟的影响十分严重：时间的去相关主要是指图像分辨单元内物体在图像获得的时间间隔内散射特性发生变化，从而导致所获得的图像对之间失去相关性；几何去相关性主要是指由于成像卫星观测位置不同而导致接收信号时的入射角的不一致，使得物体在图像分辨单元内发生空间变化而导致的去相关性；此外大气的不均匀所产生的大气相位以及不同成像时期大气的不同延时作用也将破坏所获得干涉相位的精确性。
Ferretti等人在2000年提出了一种称为“永久散射体”（Permanent Scatterer）的新技术，它利用从时间序列的SAR图像集中选取那些保持高相关性的点，利用他们的散射特性在长时间上保持的稳定性，获得可靠的相位信息。
因此，永久散射体干涉测量技术（PSI）应运而生，PSI技术的目的是解决D-InSAR中时间、空间的去相关和大气效应等限制测量精度的问题。
与传统方法比较而言，该技术真正实现了生成m级的DEM和mm 级地表形变监测，所获得的永久散射体(PS)可被用作构成一个“天然”的角反射器网，可以高精度地监测城市沉降、滑坡、地震断层和火山地区等地表形变。
同时，由于PS 点不受时间和空间去相关的影响，使可利用的SAR影像突破了已有的时间和空间基线的极限限制，大大增加了SAR影像的可用数量。
二、作业原理PSI技术的基本原理是利用多景（一般要求大于25景）同一地区的SAR影像，通过统计分析所有影像的幅度信息，查找不受时间、空间基线去相关和大气效应影响的永久散射体。
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第ｌ期 ２００３年３月 矿山测量 ＭＩＮＥ ＳＵＲＶＥＹＩＮＧ №．１ Ｍａｒ．２Ｏ０３
合成孔径雷达干涉测量技术在矿山开采
地表沉陷监测中的应用 姜岩ｈ。高均海 （１辽宁工程技术大学 辽宁阜新１２３０００ ２中国矿业大学北京校区 北京１０００８３ ３山东科技大学地科学院 山东泰安２７１０１９ ４煤科总院唐山分院河北唐山０６３０１２）
■翼文中介绍了合成孔径雷达干涉测量技术的发展概况和德固在矿山开采沉陷监测方面的应用成果，为我们研究城 市与矿区地面沉陷的自动化监测问题，提供了新技术和新方法．
关蝴合成孔径雷达 干涉测量技术 地面沉陷 监测方法
ｌ 莆畜 煤炭是我国的主要能源，占能源消耗的７０％ 以上。在今后相当长的时期内煤炭仍将是我国的第 能源。煤炭的开采和利用，产生巨大的经济和社 会效益，同时也给矿区生态环境带来了一系列损害 影响。煤炭的地下开采对矿区生态环境损害影响的 主要宏观表现为：地下煤炭开采后在地表形成沉陷 盆地，使位于盆地内的农田、建筑物、道路等受到 影响和破坏。我国目前煤炭年产量约ｌ２亿吨， １９９８年调查国有与地方煤矿万吨采煤塌陷率为 ０．０７－Ｉ）．３３ ｈｍ ，平均为０．２ ｈｍ ，山此可见矿山开采 塌陷是十分严重的。这种由地下开采引起的损害已 不仅仅是个环境问题，而且影响到矿区城市的社会 稳定与可持续发展。 ｌ８６０年德国铁路部门为了验证地下开采对铁 路的损害影响，就在鲁尔矿区对铁路进行了下沉测 量。在德国、东欧、苏联和中国的矿业类大学里都 把开采沉陷视作重要的专业研究方向。在国际上有 专门的学术组织“国际矿山测量协会ＩＳＭ” （Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｍｉｎｅ Ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ）下设 的矿山开采沉陷专业委员会，该专业委员会定期举 办学术会议进行专题研讨。２００３年将在中国举办 第ｌ２届国际矿山测景世界大会，矿山丌采沉陷仍 是一个重要的主题。矿山开采引起的地表移动和变 形过程受到多种地质采矿因素的影响，是一个十分 复杂的时空力学过程，目前最有效的研究办法是通 过实地观测，依据对观测成果的分析研究来掌握地 表移动规律和矿区塌陷区域的生态环境的变迁与演 化过程，为解决安全开采和塌陷区环境综合治理提 供科学的依据。空问对地观测技术的发展为矿山开 采沉陷的监测提供了全新的方法，本文概括介绍相 关新技术在该领域的应用情况和未来的发展趋势。 ２ ＧＰＳ在矿山开采地衰移动与变形监 中的应 用
矿山开采引起地表移动（水平移动、垂直移 动）和变形（倾斜、曲率、水平变形）： Ｉ Ｉ Ｉ 一 Ｉ 地表移动可用下式表示： ｌ ｌ １ 一 ｌ Ｉ ｆ Ｉ 一 ｆ
分别为地表点在ｆ时刻 、 ｙ、Ｚ轴的移动量。 湫轴方向的变形值为：
倾斜： ：
曲率： ＝ 水平变形： ： 善
同理可求出沿ｙ和Ｚ轴方向的变形值。 应用ＧＰＳ代替常规测量仪器，定期观测开采 引起的地表下沉和水平移动，进一步计算出倾斜、 曲率和水平变形。另外是应用ＧＰｓ对地表动态变 形进行全程观测。我们在兖州矿区进行了综放开采 地表移动ＧＰＳ动态监测研究，发现地表下沉是一 个非线性过程，观测曲线与理论计算曲线如图ｌ所 示： 根据监测数据应用分形理论和小波理论研究地 表点随地下开采的动态变化规律和岩层移动参数 ［／／／／］，取得了一系列研究成果。
５
维普资讯 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｑｖｉｐ．ｃｏｍ 第１期 矿山测量２ｏ０３年３月 测。而且ＧＰＳ的垂直分量一直是相对较弱的一项。 对于典型的 景ＳＡＲ图像（对应实地范围１００ Ｘ １００ Ｉｏｎ，设平均分辨率为２Ｏ ｍ Ｘ ２０ ｍ）．，．如果全 部使用ＧＰＳ观测，则大约需要２．５ Ｘ ｌ０７台接收 机。毫无疑问这将是极不经济的 羽。
４合成孔径雷达卫星概况与图像数据的获取方式
‘夭，４．１合成孔径雷达卫星的概况 ２０世纪９０年代后。ＳＡＲ卫星的发展十分迅
图Ｉ观测曲线与理论计算曲线 这种方法只适合监测小区域的移动和变形。无 法满足几百平方公里全矿区的监测任务。随着科学 技术的进步。空间对地遥感技术特别是卫星雷达测 量技术近几年来得到了迅猛的发展。其中卫星雷达 干涉测量方法（ＩｎＳＡＲ）业已进入到一个新高度。即 利用卫星雷达差分干涉测量（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ＩｎＳＡＲ，Ｄ－ＩｎＳＡＲ）来探测地表的微小地形变化信息 的技术。合成孔径雷达干涉测量技术具有前所未有 的连续空间覆盖、高度自动化和高精度监测地表变 形的能力。目前利用Ｄ－ＩｎＳＡＲ对地球表面变形的监 测可达到毫米精度。雷达差分干涉测量利用了遥感 卫星多时相的复雷达图像相干信息进行地表的垂直 形变量的提取。其精度已达到了毫米级（Ｆｕｊｉｗａｒａ 等，１９９８：Ｍａｓｓｏｎｎｅｔ等，１９９７：Ｎａｋａｇａｗａ等， １９９７），这种技术为地表变形的自动化监测提供了 全新的方法。
３ ＩｎＳＡＲ的基本概况 自从１９６９年首次应用合成孔径雷达干涉技术 （ＳＡＲ Ｉｎｔｅｒｆｅｒ０Ⅲｅｔｒｙ，以下简称ＩｎＳＡＲ）对金星 和月球观测以来，近十年欧美等发达国家已开始致 力于研究使用该技术生成大规模的数字高程模型 （ＤＥＭ），以及研究使用该技术监测地表变形。合成 孔径雷达是一种使用微波探测地表目标的主动式成 像传感器。具有全天候、全天时成像能力及对一些 地物表面的穿透特点。经过预处理后的ＳＡＲ图像与 般的可见光和近红外遥感图像存在着本质的区 别。除了ＳＡＲ图像的高分辨率特征外，每一分辨元 的影像信息记录地表反射的能量大小和相位信号， 般以复数表示，故称之为ＳＬｃ影像，使得ＳＡＲ图 像可以应用到城市、农业、林业、地质、矿业、海 洋等许多领域中去…。特别是Ｄ－ＩｎＳＡＲ测量精度可 达毫米级精度的潜能及连续空问覆盖的能力，已被 认为是前所未有的地表变形监测的空问观测技术。 众所周知，使用差分ＧＰＳ技术监测地表位移无疑是 个很好的选择，但ＧＰＳ只对有限数目的离散点监 ６ 猛。详细情况参见文献［１】，列举几种商用卫星ＳＡＲ ＳＡ Ｉｌ 发蒿时 莓 毋 系统 国家 问 年限 ： 一’ ＿ ＥＲＳ—ｌ １９９１．７ ５ ７８５ ３０ Ｘ ３０ ９９ Ｅ 一２ １９９５．４ ４ ７８５ ３０×３０ ９９ ４．２图像数据的获取方式 获取卫星雷达图像数据可以通过国际互联网的 有关卫星雷达网站进行下载。在获取卫星雷达图像 数据之前，用户首先需要选择合适的卫星ＳＡｌｔ传感 器并做出相应计划，同时，获取ＳＡｌｔ图像需要考虑 许多参数。用户利用这些网站中的“订购桌面”对 用户指定的地理位置（经纬度）、时间框架中已有 的ＳＡＲ图像数据进行检索和下载，或对计划的地理 位置和时间框架中远期的ＳＡＲ图像数据提交预约后 进行下载。表２给出了可以下载不同ＳＡＲ传感器图 像数据的卫星雷达网站网址［３】。 ５ Ｄ－ＩｎＳＡＲ在地面变形监测中的应用 １９８９年，Ｇａｂｒｉｅｌ。Ｇｏｌｄｓｔｅｉｎ和Ｚｅｂｋｅｒ三人 首次使用差分干涉方法利用ＳＥＡＳＡＴ－ＳＡＴ数据对美 国Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ的Ｉｍｐｅｒｉａｌ Ｖａｌｌｅｙ区域进行了垂 直位移监测的试验。自此，星载ＳＡＲ数据（尤其是 ＥＲＳ一１／２和ＪＥＲＳ－１ ＳＡＲ数据）和航天飞机ＳＡＲ数 据（如ＳＩＲＣ／Ｘ、ＳＡＲ）不断地被用于地球表面变形 监测的研究中。本文重点介绍德国煤炭股份有限公 司应用Ｄ—ＩｎＳＡＲ技术监测煤炭地下开采引起地表沉 陷的研究成果【‘】【副。 德国煤炭股份有限公司曾用差分干涉技术对 Ｒｕｈｒｇｅｂｉｅｔ地区由于煤炭地下开采导致的地表变
维普资讯 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｑｖｉｐ．ｃｏｍ 第１期’ ２ｏｏ３年３．月 矿山测量
型曼。 垦 表２获取ＳＡＲ数据的卫星雷达圈站
№．１ Ｍａｒ２ｏｏ３
代理 加拿大遥感ｒＩ１ ＥＳＲＩＮ 。 。空气动力试验室 卫星 ＲＡＤＡＲＳＡＴ．ＥＲＳ－Ｉ ＳＥＡＳＡＴ ＥＲＳ－Ｉ／２
ＡＵｔＡＺ
网站 ＷＷＷ．ｃｃｒｓ．ｎｒｃａｎ．ｇｃ．ｃａ ｗｗｗ．Ｅｕｒｉｍａｇｅ．ｃｏｍ 形进行监测。对于变形速率估计可能较快的地区， 采用３５天或７Ｏ天问隔，获取基线小于２００ ｍ的 ＥＲＳ图像进行差分干涉分析，对于地表移动较缓慢 的地区，如过去的采动区，选择一年左右时问问隔 基线小于５０ ｍ的ＥＲＳ图像进行差分干涉。间隔时 间较长的两Ｉ嘧干涉图进行相位差分时，要加入气象 条件改正，以提高求得地表下沉速度的精度。对 Ｒｕｈｒｇｅｂｉｅｔ地区地表变形进行监测步骤如下：首 先将ＳＡＲ差分干涉图投影到德国高斯一克吕格坐标 系，获取本地区需要监测区域２５ ｍ空问分辨率的 差分干涉图；第二步对差分干涉图进行相位解缠求 出年位移速度；第三步利用矿区实测资料求得的地 表下沉模型和同期水准观测下沉资料对相位解缠求 得的位移速度进行改正。总之ＤＳＫ通过利用卫星雷 达差分干涉技术对Ｒｕｈｒｇｅｂｉｅｔ地区的地表变形监 测取得了令人满意的结果。具体观测成果见图２和 图３（图中实线是Ｄ—ＩｎＳＡＲ测量值（ｃｍ）；虚线是 水准测量值（ｃｍ））
图２地表下沉观测对比曲线
图３地表下沉观测曲线
Ｓｐｏｔ Ｉｍａｇｅ ＳＥＡｓＡＴ ＳＩＲ－ＢＩＣＩＸ’ ｗｗ．Ｒａｄａｒ．ｄａｔａ＠ ＲＡＤＡＲＳＡＴ ＪＥＩ 一１，ＥＲＳ－Ｉ／２ ＡＤＡＲＳＡＴ ＥＲＳ－１／２
６结语 卫星雷达干涉测量已经为我们展示了其独特的 优势和高精度，它无疑将是未来地面沉降监测技术 发展的方向。未来全球的卫星雷达系统将增加欧空 局、美国和加拿大共五套卫星系统，届时将有ｌＯ 套卫星雷达系统在空问分布。这为我们开展卫星雷 达干涉测量提供了更多的资源和条件。可以预见， Ｄ－ＩｎＳＡＲ在地面沉陷监测领域必将大有前途。 在２１世纪随着对地下水、地下能源和地下矿 物等物质需求的进一步扩大，必将产生更多、更 大、更复杂的地面沉陷问题，为了城市和矿区的可 持续性发展，我们必须采用新技术和新方法重新认 识地面沉陷所带来的灾害影响。
参考文献 【ｌ】魏钟铨等．合成孔径雷达卫星．北京：科学出版社， ２ｏｏｌ 【２】丁晓利，陈永奇，李志林等．合成孔径雷达干涉技术及 其在地表形变监测中的应用．紫金山天文台台刊，２０００ （２） 【３】陈基炜．新技术在城市地面沉降研究中的应用．上海地 质．２００１（２） ［４］ Ｓｐｒｅｃｋｅｌｓ： Ｎｕｔｚｕｎｇ ｙｏｎ ＩｎＳＡＲ—Ｄａｔｅｎ ｚｕｒ ｇｒｏＢｆｌ￣ｃｈｉｇｅｎ Ｅｒｆａｓｓｕｎｇ ＶＯｎ ｔｏｐｏｇｒａｐ￣ｉｓｃｈｅｎ Ｖｅｌ￣ｎｄｅｒｕｎｇｅｎ ｉｌ ｂｅｒ Ａｂｂａｕｂｅｒｅｉｃｈｅｎ ｄｅｒ Ｄｅｕｔａｃｈｅｎ Ｓｔｅｉｎｋｏｈｌｅ ＡＧ，４３．ＤＭＶ－Ｔａｇｕｎｇ，Ｔｒｉｅｒ ２００１，ＰＰ．５０—７０． ［５］Ｓｐｒｅｃｋｅｌｓ：Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ Ｃｏａｌ Ｍｉｎｉｎｇ Ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ ｂｙ ＨＲＳＣ—Ａ ＤＡＴＡ。‘ＸＩＸｔｈ ＩＳＰｌｌＳ Ｃｏｎｇｒｅｓｓ。 Ａｍｓｔｅｒｄａｍ，Ｊｕｌ ｉ ２０００。ｐｐ．１４５２＿ｌ４５８．