苏州地区地面沉降的星载合成孔径雷达差分干涉测量监测.pdf
差分干涉测量(D—InSAR)技术在矿区地面沉降监测中的应用
位信 息 。由于在 所获 取 的相 位信 息 中 ， 含有 大气延 迟、 轨道 误 差 、 平地 效应 、 地形 起 伏 、 目标两 次 成像
过 程 中的微 小形 变及 噪 声信 息 ， 此 ， —ｎ ＡＲ 的 因 Ｄ ＩＳ
转换 ， 到 差 分干 涉 图 、 强 干涉 图、 干 图 、 得 增 相 以及
＞ 涉 田计 —去相 配 线 理 像 地位地 准 噪程 影 计 『 ．算 估 缠码 基 解编 — 滤司 波 生 图 平 — 效 ◆ — — —
５ ・ ４
ＧＮ ＳＷ ｏ ｌ ｆＣｈｎ ／ ０ ０ ５ Ｓ ｒｄｏ ｉａ ２ １ ．
波 、 地 效应 消除 、 平 干涉 条纹 滤波 和相位 解缠 ， 高 相
地 面形 变 图 ， 通过 进一 步后 处理 得 到地 面沉 降分布
图 。Ｉ Ｓ ｎ ＡＲ 数 据 处 理 的 基 本 流 程 如 图 １ 示 ： 所
的 一 个 过 程 。
１ 基 本 原 理
１１ ＩＳ Ｒ 及 差 分 干 涉测 量 （ － Ｓ Ｒ 的 基本 原 理 ． ｎ Ａ ＤＩ Ａ ） ｎ
收 稿 日期 ： ０ ００ — ３ ２ １ — ８ １
・
１ ２ 双轨 法和 三轨 法数据 处理 流程 ．
差分 干涉测 量数 据处理 ， 过配准 、 经 重采样 、 滤
即为两 次成 像 的相 位差 测量 值 ， 据两 次成像 的相 根 位 差 与地面 目标 的三 维 空 间 位置 之 间存 在 的几 何 关系 ， 利用 飞行轨 道 的 参 数 ， 可测 定 地 面 目标 的 即 三维 坐标 ， 它可 以用来 提供 大范 围的高 精度数 字高
合成孔径雷达差分干涉测量
1. 只有形变对干涉图收到形变的影响； 2. 形变对于干涉图中形变不会影响有地面高程产生
的相位发生跳跃； 3. 地形对干涉图可以获得精确的DEM。
差分干涉测量的原理
四轨法
基本思想是选择四幅SAR图像，用其中 的两幅来生成DEM，另外两幅作变形监测。
三种方法比较
两轨法
优点：不需要相位解缠，减少了数据处理 的工作 量；避免了相位解缠引入的误差。
来消除地形相位。 在两轨法中，外部DEM的精度、空
间分辨率、插值方法及干涉基线对形 变量的精度都有显著的影响。
差分干涉测量的原理
三轨法
是由1994年由Zebker等人提出的，由 于该方法可以直接从SAR图像中提取出地 表形变信息，被认为是差分干涉模型最经 典的方法。
差分干涉测量的原理
三轨法
原理是采用三幅SAR图像，以其中的一幅作 为主图像，另外两幅作为从图像，可与主图像分 别生成两幅干涉图。
差分干涉测量在地震监测的应用
差分干涉测量地震监测的应用
差分干涉测量地震监测的应用
地震可以引起电离层异常
差分干涉测量在地表沉降监测的应用
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合成孔径雷 达差分干涉
测量
引言
合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，简称SAR)，是一
种工作在微波波段的主动式微波成像传感器。它有效地解 决了雷达设计中高分辨率要求与大天线、短波长之间的矛 盾，使分辨率提高了数百倍。
合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture
缺点：已知DEM与InSAR干涉图像的配准存 在很大 困难。
合成孔径雷达干涉测量技术在卫星监测大坝中的应用
在斯 堪 的纳 维 亚 ， 随 着监 管 机构 和公 众 对 大 坝
的要 求越 来越 高 ， 运 行 已久 的大 坝 安 全性 变 得 尤 为
重要 。 由于人们 对 仪 器仪 表 规 格 、 测量 精 度 和 监测 时 间间 隔要求越 来 越 高 ， 这 就需 对 传 统 的监 测 方 法 加 以改进 ， 因此 改 进 技术 便 成 为 了研 究 热 点 。对 大 坝而 言 ， 其 测量 精度 需 达 到 毫米 级 才 能 确保 监 测 方
法 的有 效性 。例 如 高土坝 ， 一旦 建成 ， 第１ 年 就会 以
２ 合成孑 Ｌ 径雷达干涉测量技术 （ Ｉ ｎ Ｓ Ａ Ｒ）
在 过去 的几 十年 中 ， 合成 孔 径 雷达 干 涉 测量 技
术（ Ｉ ｎ Ｓ Ａ Ｒ） 已被证 实在地 形位 移 测量 中是一 种 非 常
强 大的测 量工具 。Ｓ Ａ Ｒ 干涉 测 量 （ 合成 孔 径 雷 达 干 涉测 量 的简称 ） 技术 结合 了两个 （ 或更 多 ） 连 续 的 复
值Ｓ Ａ Ｒ图像 。在 不 同时 间拍 摄 的 两个 Ｓ Ａ Ｒ图 像 之
几分米或几厘米的速度沉降 （ 沉降速度取决 于大坝
高度 、 施工 方 法 、 填压方法 、 材料和坝基等 ） 。随 后
几年 ， 大坝将以合理 的对数速度沉降， 直到年沉降速
度仅 几毫 米 （ 或不 足 １ ｍ ｍ） 为 止 。 目前要 求 每 年或 每两 年对 大坝 进行 地 质 监测 ， 以 确认 大 坝垂 直 和水 平 位移是 否 正常 。大 坝 任 何方 向 的加 速位 移 ， 都 预
到 目前 为止 ， 人 们 一直 致 力 于运 用成 熟 的 方法 来 监测 大坝 ， 如大 地测 量或激 光扫 描等 ， 但这 些方法 成 本高 ， 效果 也很有 限 。此外 ， 已经证 实传统 方法 在
合成孔径雷达在矿区形变监测中的应用
C omputer automation计算机自动化合成孔径雷达在矿区形变监测中的应用杜家宽摘要：随着社会经济的快速发展，对地下能源和矿产的开采需求将进一步扩大。
矿区将延伸至城市、城镇、村庄、主要交通干线、水系等，这将不可避免地造成地表变形。
大多数变化发生缓慢，即以厘米为单位测量的地表沉降的小幅度变化。
这将对土地资源、矿区环境造成极大的破坏，也不利于社会和谐发展的目标。
为了矿区的安全生产和可持续发展，需要建立更加精细的矿区地表变形监测体系。
本文从矿山地表形变监测的必要性出发，首先介绍了SAR传感的发展历程，并总结了现有SAR卫星及其相关参数，为矿山地表形变监测SAR数据选取提供必要依据。
其次分别介绍了DInSAR、PS-InSAR和SBAS-InSAR技术监测矿山形变的基本原理，深入分析了其不同的技术特性。
最后介绍了SAR偏移量追踪在发生较大形变的矿山监测中的技术原理。
提供了几种不同类型的SAR矿山形变监测技术，对矿山安全生产与合理开采具有重要意义。
关键词：矿山形变；SAR；InSAR；偏移量追踪我国矿山资源丰富，矿山中的高密度油田和高强度开采将深刻影响矿山地区的生态环境。
因此，在各个矿山高强度开采环境中，评估开采引起的损害和了解开采沉陷对矿山安全生产和土地利用具有重要意义。
传统的开采沉陷监测方法主要包括大地测量、全球导航卫星系统测量和电子距离测量。
这些方法具有以下缺点：①它们劳动密集、耗时、成本高昂，而且很难使监控标志长时间保持良好状态；②测量人员必须进入被监测区域，这增加了任务的难度和风险；③这些方法不适用于大规模矿山的快速准确地实时监测，由于监测的空间范围有限、空间分辨率低和工作周期长，无法监测未知区域的沉降；④理论分析限于离散点的数据观测；因此，在满足开采沉陷预测和防灾实际要求的同时，识别地面变形特征是困难的。
合成孔径雷达干涉测量（InSAR）提供了一种新的地球观测方法，可以提供全天候的监测。
SAR技术探讨地面沉降的监测与分析
SAR技术探讨地面沉降的监测与分析随着城市化进程的加剧，地面沉降已经成为一项日益引起人们关注的问题。
地面沉降不仅对城市建设和基础设施的稳定性造成影响，还可能导致房屋倾斜、管道爆裂等严重后果。
为了及时监测和分析地面沉降情况，科研人员提出了利用合成孔径雷达（SAR）技术进行地面沉降监测和分析的方法。
在利用SAR技术进行地面沉降监测和分析时，首先需要获取地表的SAR影像数据。
通过对时间序列的SAR影像数据进行处理，可以提取地面沉降的变化信息。
一般来说，地面沉降会引起地面物体的形变，这种形变会导致SAR影像中物体的相位差异。
通过相位差异的计算和分析，可以得到地面沉降的具体数据，比如沉降的速率、沉降的范围等。
在地面沉降监测中，除了利用SAR影像数据进行分析外，还可以结合地面监测数据进行综合分析。
比如，可以利用地面GPS监测站、地基雷达测量设备等设备获取地面变形的实时数据，然后与SAR影像数据进行对比，验证SAR技术监测结果的准确性。
另外，还可以利用地面观测数据进行地面沉降的趋势分析，预测未来的沉降情况。
在地面沉降分析中，需要考虑多种因素的影响。
比如，地质结构、地下水位、人类活动等因素都可能导致地面沉降。
通过结合这些因素，可以更准确地分析地面沉降的原因和机制。
在城市建设和规划中，也需要考虑地面沉降的影响因素，采取相应的措施避免地面沉降引起的问题。
通过利用SAR技术进行地面沉降的监测和分析，可以实现对地面沉降情况的实时监测和准确分析，为城市建设和基础设施的稳定性提供重要的数据支持。
未来随着技术的不断发展，SAR技术将在地面沉降监测和分析中发挥更重要的作用，为解决地面沉降问题提供更科学、更有效的方法。
合成孔径雷达干涉测量(INSAR)技术原理及应用发展
合成孔径雷达干涉测量（INSAR）技术原理及应用发展合成孔径雷达干涉测量（InSAR）技术近年来得到了较快的发展，这一技术也广泛的应用于国防建设与国民经济建设中。
文章结合作者实际研究，从InSAR 技术的自身优势与发展潜力出发，分析了其基本技术原理，并就InSAR技术在各个领域的实际应用进行了探讨，最后总结了其未来发展。
标签：合成孔径雷达；INSAR；技术原理；应用1 InSAR技术的优势与潜力合成孔径雷达干涉测量技术是近年来发展起来的空间对地观测新技术，这一技术主要是借助于合成孔径雷达SAR朝目标位置发射微波，之后接收目标反射回波，从而获得目标位置成像的SAR复图像对，如果复图像之间有相干条件，SAR复图像对共轭相乘后能够得到干涉图，结合干涉图相位值可以获得两次成像中存在的微波路程差，进而准确获得目标位置的地形地貌等情况。
利用InSAR技术成像的优势在于连续观测能力强、成像分辨率和精度高、覆盖范围较广、技术成本低等，在各个领域的应用也非常广泛，比如说DEM生成、地面沉降监测、火山或地震灾害监测、海洋测绘、国防军事等。
但是InSAR 技术测量的精准度往往会受到大气效应的影响，近年来新提出的散射体PS技术逐渐被越来越多的应用到其干涉处理的过程中，PS技术分析能够在长时间内保持相对稳定的散射体相位变化，即便是难以获得干涉条纹的状况下，也可以获得毫米级的测量精度，在很大程度上提高了干涉测量技术的环境适应能力，这也是这一技术研究过程中的一个重大突破，其拥有非常高的开发应用价值[1]。
2 InSAR技术的基本原理分析合成孔径雷达干涉测量技术是按照复雷达图像的相位值来计算出地面目标空间信息的技术，它的基本思想是：借助两幅天线进行同时成像或者单幅天线间隔一定时间重复成像，进而得到同一位置的复雷达图像对，因为两幅天线和地面目标之间的距离不一致，因此在复雷达图像对同名象点之间出现相位差，进而产生干涉纹图，其中的相位值代表两次成像的相位差测量值，两次成像的相位差和地面目标的空间位置之间的几何关系，结合飞行轨道的具体参数，便能够准确的计算出地面目标的具体坐标，进而让我们获得具有较强精准度的大范围数字高程模型。
干涉测量技术在矿山塌陷和地面沉降监测中的应用
轨法 。二轨法是利用实验区地表变化 前后二幅影像生
Ⅱ 作者简 介∞ 张振 生，男， 汉族 ，１ ５ 年 生 ， ５ ９ 河北省行 唐县人 ，１ ７ 年 毕业于 河北地质 学院，矿产地质 专业 ， 就职于河 北省 遥感 中心 ， 遥 ｌ应 用研 究室副主任 ， ７ ９ 现 任 ｓ 高衄工程 师。自１ ８ 年起从 事遥 感技术应 用与研 完工作 ， ０ ９ 是我省 较早应 用遥感技 术的专业人 员之一 ， 现主要 从事遥 意动态监洲和 环境地质 工作。ｔ获 省部 级多项科技成 果奖励 ，在 国家及省 部级报刊 杂志上 发表科技论 文多篇。
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２０ 年第 ２ ０６ 期
干涉测量技术在矿 山塌陷和地面沉降监测 中的应用
张振生
２ ５
干涉测量技术在矿 山塌 陷
和地面沉 降监测 中的应用
张 振 生
（ 河北省遥感 中心 石家庄 ００２ ） ５０ １
摘 要 ：差分干涉测量 （－ｎＡ ）技术 ，是合成孔径 雷达 （Ａ ）卫星应 用的一个拓展 。雷达 ＤＩ ｇ Ｓ Ｓｇ 图像 的差 分干 涉 图可 用于 监测 ｃ ｍ级或 更微 小 的地 面形 变， 有 全 天候 、 面积监 测 地 面沉 降和 矿 具 大 山塌 陷 的优 势 。 文 以武 安矿 山塌 陷和 沧 州市 地 面沉 降监 测 为例 ， 绍 了这一 新 技 术 在 灾害监 测． 本 介 领 域 中的 实际 应 用 。 关 键 词 ：矿 山塌 陷； 地 面沉 降； 雷达 图像 ； 差 分干 涉 ＿量 用事 先 获取 的 Ｄ Ｍ 数据 模 拟 纹 图 ， 再 Ｅ
上 世 纪 ９ 年 代 以来 ， ０ 欧美 一 些 发达 国家对 机 载 和 从干 涉 纹 图 中去 除地 形信 息 以得 到地 表 变化 信 息 。这 星载 （ 包括 航 天 飞机 ）合 成 孔径 雷 达理 论 和 应用 做 了 种 方 法 的 优 点 是 无 须进 行 相 位 解 缠 （ ａ ｓ ｎｎ ｔ Ｍ ｓＯ ｅ ， 深入 研 究 ，获 取 了大量 的商 用 Ｓ ＡＲ 图像 ，Ｄ—ｎ ＡＲ ＩＳ 方 面 Ｄ— ｎ Ａ 技 术可 以在大 面 积 范 围 内 （０ ｋ Ｘ ＩＳ Ｒ １０ ｍ ｌ９ Ｂ） ９ ３ ，减 少处 理 工 作量 。缺 点 是对 于 无 ＤＥ 数据 Ｍ 时 有可 能 带 入 新 的误 差 。三 轨法 是 利用 三 景 影像 生 成 技 术在 大 地 测量 方 面 的研 究 和 应 用得 到 极 大 发展 ，一 的地 区无 法 采用 上 述 方 法 ， 外在 引入 ＤＥ 另 Ｍ数 据 的 同 １０ ｍ）监 测地 面 的 微小 形 变 ，具有 不 需要 人员 进 入 二 幅 干 涉纹 图 ，一 幅 反 映 地 形 信 息 （ 于 Ｅ －ｌ ２ ０ｋ 对 ＲＳ ／ 灾害地 区测 量 的特 点 ，相对 于 ＧＰ Ｓ和 ＧＬ ＯＮＡＳ Ｓ全球 Ｓ ＡＲ数据 来 说 ， 一般 采用 相 隔一 天 的重 复 轨道 数 据 ） ， 定位 系统 和 经 典 的大 地 测 量 手 段 （ 精 度 水 准 测 量 ） 高
合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术在地表沉降监测中的应用
合成孔径雷达干涉测量（InSAR）技术在地表沉降监测中的应用作者：张倍倍来源：《西部资源》2014年第05期摘要：近年来，合成孔径雷达干涉测量（InSAR）技术应用于地表沉降监测研究领域的方法与实例在国内外工程实践和科研活动中经常出现。
近几十年来由于地下水的长期超量开采，华北平原已成为世界上超采地下水最严重、地下水降落漏斗面积最大、地面沉降面积最大、沉降类型最复杂的地区，地表沉降监测周期长、成本高、数据量大，通过InSAR技术的应用可有效提高地表沉降观测的精确性，为预防和减少经济损失发挥积极重要作用。
关键词：合成孔径雷达士涉测量（InSAR）变形监测地面沉降1.InSAR简介孔径雷达干涉测量（InSAR）是合成孔径雷达应用中较晚出现的技术，它是以合成孔径雷达复数据提取的干涉相位信息为信息源获取地表三维信息和变化信息的技术，合成孔径雷达（SAR）属于微波遥感的范畴，它可以穿透云层，甚至在一定程度上穿透雨区，同时具有不依赖于太阳作为照射源的特点，使其具有全天候、全天时的观测能力；微波遥感还可以在一定程度上穿透植被，可以提供可见光、红外遥感所得不到的关键信息。
随着SAR遥感技术的不断发展与完善，它已在变形监测中发挥越来越重要的作用。
2.InSAR基本原理InSAR技术基本思想是：利用两副天线同时成像或一副天线相隔一定时间重复成像，获取同一区域的复雷达图像对，形成干涉纹图。
干涉纹图中的相位值即为两次成像的相位差测量值，根据相位差与地面目标的三维空间位置之间存在的关系，利用轨道参数，即可测定地面目标的三维坐标，其基本几何原理为（见图1）：设H为第一个天线的相对高度，ξ为基线B的倾斜角，λ为波长，γ1、γ2是雷达天线与地物点之间的距离，可以用基线分量B x、B z：及区域入射角θ来表示，两天线接收同一表面元素信号的相位差Φ表示为：3.数据解算过程从InSAR的原理可知，欲求得高程，一方面要求获得准确的相位差，另一方面也要求能估计出精确的轨道参数等，InSAR数据处理的主要步骤包括：影像配准，干涉图生成，噪声滤除，基线估算，平地效应消除，相位解缠，高程计算等，有时还需要一定的地面控制点来计算有关的参数。