INSAR在变形监测中的应用
CRInSAR和PSInSAR技术在地表形变监测中的应用
CRInSAR和PSInSAR技术在地表形变监测中的应用地表形变监测是一项重要的地质灾害监测工作，对于保障人民生命财产安全、城市基础设施的安全性具有重要意义。
在地表形变监测领域，CRInSAR（Coherent Radar Interferometry SAR）和PSInSAR（Persistent Scatterer InSAR）技术因其高精度、高效率等优势已成为行业内的热门技术。
本文将重点介绍CRInSAR和PSInSAR技术在地表形变监测中的应用。
CRInSAR技术是一种通过SAR（Synthetic Aperture Radar）影像干涉技术实现地表形变监测的技术方法。
CRInSAR技术利用雷达影像在不同时间获取的相干性进行形变监测，通过比较不同时期的影像干涉图，可以得到地表的形变信息。
CRInSAR技术在地表形变监测中的应用主要体现在以下几个方面：1. 地质灾害监测CRInSAR技术可以实现对地质灾害（如地面沉降、地裂缝等）的实时监测。
通过SAR影像干涉得到地表形变信息，可以及时发现地质灾害的发生和演化趋势，为地质灾害的预警和防范提供重要数据支持。
2. 城市基础设施监测城市基础设施的稳定性对城市发展至关重要。
CRInSAR技术可以监测城市地铁、桥梁、隧道等基础设施的地表形变情况，及时发现并预防地质灾害对城市基础设施的影响，保障城市基础设施的安全。
3. 油气田监测油气田地表形变监测是保障油气田安全生产的一项重要工作。
CRInSAR技术可以监测油气田地表形变情况，及时发现地质灾害并加强安全生产监控，保障油气田的稳定生产。
2. 水利工程监测PSInSAR技术可以监测水利工程（如大坝、堤坝等）的地表形变情况，及时发现并预防地质灾害对水利工程的影响，保障水利工程的安全稳定。
3. 海岸带监测PSInSAR技术可以监测海岸带地表形变情况，及时发现海岸带地质灾害的发生和演化趋势，为海岸带的生态保护和城市规划提供数据支持。
CRInSAR和PSInSAR技术在地表形变监测中的应用
CRInSAR和PSInSAR技术在地表形变监测中的应用【摘要】地表形变监测对于地质灾害的预防和防范具有重要意义。
CRInSAR和PSInSAR技术作为遥感技术在地表形变监测中具有独特优势。
CRInSAR主要通过合成孔径雷达干涉技术实现对地表形变的监测，PSInSAR则是基于像素间的相位差异来分析地表变化。
CRInSAR和PSInSAR技术在地表形变监测中应用广泛，可以有效监测地震、地裂缝、地面沉降等现象。
两者相辅相成，互补不足，有着各自的优势和适用范围。
结合CRInSAR和PSInSAR技术可以更全面地监测地表形变，为地质灾害的预警提供重要支持。
未来，随着技术的不断发展和完善，CRInSAR和PSInSAR技术将在地表形变监测领域发挥更为重要的作用。
【关键词】CRInSAR, PSInSAR, 地表形变监测, 应用, 优势比较, 适用范围,重要性, 发展展望1. 引言1.1 介绍地表形变监测的重要性地表形变监测是一项重要的地学研究领域，其对于地质灾害的预防和监测、城市建设的规划和管理、环境变化的监测等具有重要意义。
地表形变监测可以帮助科学家们更好地了解地球内部和地表的运动情况，从而预测地质灾害的发生，提前采取保护措施，减少损失。
地表形变监测还可以用于监测城市的沉降情况，指导城市建设和基础设施的规划，确保城市的可持续发展。
地表形变监测还可以用于监测环境变化，包括气候变化、水资源变化等，为环境保护和可持续发展提供科学依据。
地表形变监测不仅对科学研究具有重要意义，同时也对社会生活和环境保护具有重要意义。
通过地表形变监测，我们可以更好地了解地球的变化规律，为人类的生活和发展提供科学依据。
1.2 介绍CRInSAR和PSInSAR技术地表形变监测是通过在地表进行监测和分析，了解地表及地下结构发生的变化情况，通常用于监测地震、火山活动、地表沉降等自然灾害或人为活动引起的地质灾害。
CRInSAR（Continuous Remote Interferometric Synthetic Aperture Radar）和PSInSAR（Persistent Scatterer Interferometric Synthetic Aperture Radar）技术是目前广泛应用于地表形变监测的先进技术。
INSAR在变形监测中的应用共20页
InSAR英文全称为Interferometric SyntheticAperture Radar,InSAR， 中文含义为“合成孔径雷达干涉技术”，是一种使用微波探测 地表目标的主动式成像传感器。 研究表明：其能够生成大规模的数字高程模型(DEM)，InSAR用 于差分模式(D-InSAR)能以cm级甚至毫米级精度在大的时间与空 间尺度上探测到地球表面位移，并已应用于地震与火山研究、 冰川运动监测、地球构造运动研究、地面沉降监测等领域。
就现阶段来讲基线距为零的干涉图像对很少，所以： 方法一很难实现； 方法二即所谓的两通或者两轨法干涉测量，由于其少用一景 SAR图像，在InSAR数据源相对匮乏的今天来讲，该方法经济 上具有很大优势，目前已有研究成果表明,两轨法干涉测量所 得测量结果在整体上与三轨干涉基本一致，因此两轨法精度 上是可行； 方法三又称三通或三轨法干涉测量，是标准差分干涉测量方 式； 方法四即四通差分干涉测量，精度上更可靠，但适合干涉的 SAR数据选取更加困难，经济上也不是很合理。
InSAR技术应用于地面沉降监测的国内外经验
InSAR技术的应用主要体现在以下几个方面： ①大规模的数字高程模型(DEM)的建立和地形制图； ②地球表面形变场的探测，包括地震位移测量、火
山运动监测、冰川漂移、地表沉降与山体滑坡等 引起的地表位移监测； ③森林调查与制图； ④海洋测绘以及土地利用与分类等。
该图表示距离向平面图，所有角度按 逆时针方向定义
对于地形对，基线的垂直与水平分量分别为:
干涉相位是
改正到椭球面有：
对于形变对，假设在雷达视线方向(距离)形变量为△r，可表达为 为形变△r引起的相位
形变对的干涉位为：
根据上述所示的D-InSAR几何，我们不难导出形变△r引起的
INSAR技术在地表形变测量中的应用
INSAR技术在地表形变测量中的应用INSAR技术，即干涉合成孔径雷达，是一种通过测量地表形变来检测和监测地质灾害的高精度技术。
它的原理是利用卫星或飞机搭载的合成孔径雷达对地表进行多次雷达波束的发射和接收，通过分析雷达波束之间的相位差异来计算地表的形变信息。
INSAR技术已经被广泛应用于地震、火山活动、地表下沉等领域的监测和研究中，下面将重点介绍它在地表形变测量中的应用。
INSAR技术的应用主要有两个方面，一是在地震研究中的应用，二是在地表下沉监测中的应用。
首先，INSAR技术在地震研究中的应用具有重要意义。
地震是地球表面发生的一种地壳运动现象，会造成地表的形变。
通过利用INSAR技术，我们可以实时监测地震带上的地表形变，进而推测地震的震源参数。
这对于地震学家来说是非常有价值的信息。
同时，在地震预警方面，INSAR技术也能够为我们提供重要指标。
通过监测地表形变的变化，我们可以提前判断地震的发生，对地震预警系统的建设具有重要的参考价值。
其次，INSAR技术在地表下沉监测中的应用也是非常重要的。
地表下沉是指地壳向下沉降的现象，通常是由人类活动或地质因素引起的。
地表下沉带来的问题包括建筑物的倾斜，地下水位的变化等。
通过利用INSAR技术，我们可以精确地测量地表的下沉情况，包括不同地点的下沉速度和下沉趋势。
这对于城市规划和土地利用具有重要意义，可以提前预防和纠正地表下沉导致的问题。
除了地震和地表下沉的监测，INSAR技术在火山活动监测中也有广泛的应用。
火山是地球表面的一种现象，伴随着岩浆的喷发和地壳的变动。
INSAR技术可以帮助我们实时监测火山口附近地表形变的变化，包括火山口的隆起、地表的下沉等，进而判断火山活动的强度和趋势。
这对于保护人民的生命财产安全具有重要意义。
INSAR技术的应用还有很多，比如在冰川监测、滑坡预警、大坝变形等方面都有广泛的应用。
通过INSAR技术，我们可以及时获取地表形变的信息，发现地质灾害的潜在风险，并采取相应的措施来减轻灾害造成的损失。
InSAR在地表变形监测中的应用
InSAR在地表变形监测中的应用InSAR在地表变形监测中的应用一、概述近年来地震、火山、滑坡和地面沉降等地质灾害越来越严重地威胁着人类的生存空间，针对这种灾害而发展起来的地表形变监测和测量技术就显得尤为重要。
20世纪70年代后期，空间影像雷达在遥感中开始扮演重要角色。
1978年美国国家航空与航天局(NASA)发射了第一颗用于观测地球表面的SEASAT卫星。
而后发现，合成孔径雷达(SAR)可以广泛地用于研究陆地、冰川和海洋、于空间影像雷达使用微波信号(厘米至分米波段)很少受气象条件及是否有太阳照射影响，可以在任何时候获取全球表面信息，因此非常适用于地表面监测工作。
侧视成像、脉冲压缩技术及合成孔径技术的综合应用，可以保证空间影像雷达获得几米到几十米精度的地面几何分辨率。
InSAR英文全称为Interferometric SyntheticAperture Radar,InSAR，中文含义为“合成孔径雷达干涉技术”，是一种使用微波探测地表目标的主动式成像传感器，InSAR传感器可以通过记载或星载的方式对地球表面成像，于航天技术的发展，商用卫星的InSAR系统已投入应用，并不断地趋于完善，使该项技术被认为是前所未有的新的空间观测技术。
研究表明：其能够生成大规模的数字高程模型(Digital Elevation Model，DEM)，InSAR用于差分模式(D-InSAR)能以cm级甚至毫米级精度在大的时间与空间尺度上探测到地球表面位移，并已应用于地震与火山研究、冰川运动监测、地球构造运动研究、地面沉降监测等领域。
Goldstein等人应用欧洲遥感卫星(或称地球资源卫星)ERS-1间隔6d的数据在没有地面控制点情况下直接测定冰川速率。
Massonnet等人首先利用ERS-1资料计算出1992年美国Landers 地震的同震位移，获得的地面至卫星方向上的变化量与野外断层滑动测量结果，与GPS观测结果非常一致。
insar变形计算
insar变形计算InSAR（Synthetic Aperture Radar Interferometry）是一种利用遥感技术进行地表变形监测的方法。
它通过利用雷达波传播路径上的微小变化来测量地表的形变情况。
本文将介绍InSAR变形计算的原理及其应用。
一、InSAR原理InSAR利用两个或多个雷达图像的相位差来计算地表形变。
在同一地点重复观测，并利用雷达系统的准确的相位信息，可以得到周围环境的形变情况。
1. 图像获取首先，需要获取两个或多个时间间隔较短的SAR（Synthetic Aperture Radar）图像。
这些图像应该涵盖了感兴趣区域以及潜在的形变区域。
2. 相位解缠由于地表形变引起相位的变化，需要解决相位解缠的问题。
相位解缠是计算相位变化的一种方法，可以将相位差转换为实际的形变值。
3. 形变计算通过对相位差进行解缠处理，可以得到形变的准确值。
形变计算需要考虑多种因素，如地理坐标体系转换、信号传播速度等。
二、InSAR应用InSAR技术广泛应用于地壳形变监测、地质灾害监测以及水资源管理等方面。
以下是几个常见的应用领域：1. 地壳形变监测地壳形变是研究地震活动、构造变化以及地下资源开发的重要指标。
InSAR技术可以提供高精度、高时空分辨率的形变监测，有助于了解地壳运动的细节。
2. 地质灾害监测地质灾害（如滑坡、地面沉降等）对于人类社会造成了巨大的损失。
InSAR技术能够实时监测地表的形变情况，提前预警地质灾害的发生，减少灾害造成的损失。
3. 水资源管理水资源是人类生活的重要组成部分，有效管理和利用水资源对于可持续发展至关重要。
InSAR技术可以监测地表水域的形变情况，对水资源的分布和变化进行研究，提供相关决策支持。
4. 城市建设规划随着城市扩张和人口增长，城市建设规划变得越来越重要。
InSAR技术可以提供城市地表形变的空间分布图，为城市规划和土地利用提供科学依据。
结语InSAR技术以其高精度、高时空分辨率的特点，在地表形变监测和资源管理等领域发挥着重要作用。
CRInSAR和PSInSAR技术在地表形变监测中的应用
CRInSAR和PSInSAR技术在地表形变监测中的应用地壳形变是地球科学领域的重要研究课题之一。
地壳形变包括地表形变和地下形变两个方面，其中地表形变是指地球表面在地壳运动、构造活动以及自然灾害等作用下的变形现象。
地表形变监测具有重要的科学价值和广泛的应用前景，特别是在地质灾害监测、城市地质勘察、资源勘探等领域都有着重要的应用价值。
为了更好地监测地表形变，科学家们研发出了一系列遥感技术，其中CRInSAR和PSInSAR技术是其中的两种重要技术，在地表形变监测中有着广泛的应用。
CRInSAR（Coherent Radar Interferometry Synthetic Aperture Radar）技朮是一种基于合成孔径雷达干涉的技朮，它借助卫星或飞机载载荷合成孔径雷达捕捉地表微小的形变信号，通过干涉处理获得地表形变的信息。
PSInSAR（Persistent Scatterer Interferometric Synthetic Aperture Radar）技术则是一种基于多时相相干点的技朮，它能够提供地表微小变形的监测结果，并且具有更高的空间分辨率和更好的监测效果，因此在地表形变监测中受到了广泛应用。
一、地震监测地震是地球内部的构造活动导致的地表形变现象，通过CRInSAR和PSInSAR技术可以对地表地貌进行精细的监测，捕捉地震前后地表的形变变化，为地震的监测预警提供了重要的依据。
这些技术还能够对地震灾害后的地表形变进行监测，为灾后救援和重建提供必要的地质信息。
二、地质灾害监测地质灾害包括山体滑坡、地面沉陷、地裂缝等，这些灾害往往导致严重的人员伤亡和财产损失。
通过CRInSAR和PSInSAR技术，在地质灾害前后地表形变的状况进行监测，可以为地质灾害的预警和事后评估提供重要依据，为地质灾害的预防和治理提供科学支持。
三、城市地质勘探城市地质勘探是城市建设规划和资源利用的重要环节，CRInSAR和PSInSAR技术可以提供城市地下管线和地质构造等信息，为城市建设和规划提供了重要的地质依据。
InSAR技术在超高层建筑变形监测的应用研究
- 70 -第39卷InSAR 技术在超高层建筑变形监测的应用研究李瑞峰1，2，常 乐1，2，秦 海1，2（1.中国建筑科学研究院有限公司，北京 100013；2.国家建筑工程技术研究中心，北京 100013） 【摘要】 干涉雷达（InSAR ）指采用干涉测量技术的合成孔径雷达。
InSAR 技术利用雷达向目标区域发射微波，再接收目标反射的回波，依据相位变化信息测量目标点的微小位移，精度可达毫米量级，可用于数字高程模型建立、变形监测等。
采用 InSAR 技术对某超高层建筑进行变形监测，可以监测到建筑的微小变形，以便发现异常变形可以及时进行分析、研究、采取措施、加以处理，防止事故的发生，确保施工和建筑物的安全；通过对建筑物的变形进行分析研究，还可以检验设计和施工是否合理、反馈施工的质量，并为今后的修改和制订设计方法、规范以及施工方案等提供依据，从而减少工程灾害、提高抗灾能力。
【关键词】 超高层建筑；InSAR ；变形监测；干涉雷达 【中图分类号】 TU196+.1 【文献标志码】 A 【文章编号】 1671－3702（2021）04－0070－040 引言随着社会的进步和经济的快速发展，各个城市不断建设超高层建筑作为地标建筑，超高层复杂的结构体系和施工工艺给施工带来了巨大的挑战。
施工期间超高层建筑荷载不断增加和外部环境的影响，导致超高层建筑变形增大，为保证施工的顺利进行和结构的安全，有必要对超高层建筑进行变形监测。
InSAR 技术对超高层建筑进行变形监测，具有大范围、高密度、强时效性、对大气和季节的影响不敏感等优点。
施工过程中，对结构的关键部位进行变形监测，当超高层结构在施工过程中出现超规范的变形情况发出预警，及基金项目：国家重点研发计划资助（2017YFC0806100）作者简介：李瑞峰，男，工程师，研究方向为结构检测及监测。
Application of InSAR Technology in Deformation Monitoring of Super High Rise BuildingsLI Ruifeng 1，2，CHANG Le 1，2，QIN Hai 1，2（1.China Academy of Building Research ，Beijing 100013，China ；2.National Center for Quality Supervision and Test of Building Engineering ，Beijing 100013，China ） Abstract ：Interferometric Radar （InSAR） refers to the synthetic aperture radar （SAR） using interferometry technology. InSAR technology uses radar to transmit microwave to the target area，and then receives the echo reflected by the target. According to the phase change information，the micro displacement of the target point can be measured with the accuracy of millimeter level，which can be used for the establishment of digital elevation model，deformation monitoring，etc. Using InSAR technology to monitor the deformation of a super high-rise building can monitor the small deformation of the building，so that abnormal deformation can be timely analyzed，studied，taken measures and dealt with，it can prevent accidents and ensure the safety of construction and buildings. Through the analysis and Research on the deformation of buildings，it can also check whether the design and construction are reasonable and feedback The quality of construction provides the basis for future modification and formulation of design methods，specifications and construction schemes，so as to reduce engineering disasters and improve the ability to resist disasters. Keywords ：super high rise building；InSAR；deformation monitoring；interferometric radar- 71 -第4期时发现安全隐患，对保障超高层结构安全和施工顺利进行具有重要意义［1-6］。
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InSAR技术虽然具有很高的空间分辨率,星载SAR已达 到约20米,但是雷达卫星因其固有的运行周期,所以时间 分辨率还满足不了要求。另外大气参数的变化,卫星轨 道误差等问题单纯依靠InSAR数据本身难以解决,必须 加人其它的辅助数据和必要的技术手段来加以改善。
就现阶段来讲基线距为零的干涉图像对很少，所以： 方法一很难实现； 方法二即所谓的两通或者两轨法干涉测量，由于其少用一景 SAR图像，在InSAR数据源相对匮乏的今天来讲，该方法经济 上具有很大优势，目前已有研究成果表明,两轨法干涉测量所 得测量结果在整体上与三轨干涉基本一致，因此两轨法精度 上是可行； 方法三又称三通或三轨法干涉测量，是标准差分干涉测量方 式； 方法四即四通差分干涉测量，精度上更可靠，但适合干涉的 SAR数据选取更加困难，经济上也不是很合理。
国内外InSAR技术用于城市地表沉降监测的实践表 明：
InSAR技术具有大面积、连续、快速、准确的优势。城 市地面覆盖植被较少，城市用地变化较少，干涉测量 在城市区域往往表现出较高相干性；且InSAR监测可得 到一定面积空间的平均变化值，而传统方法只能得到 点或线的差异。这些特点说明InSAR技术特别适合城市 环境地面沉降监测。
基于INSAR进行的变形监测简析
简述：
近年来地震、火山、滑坡和地面沉 降等地质灾害越来越严重地威胁着人类 的生存空间，针对这种灾害而发展起来 的地表形变监测和测量技术就显得尤为 重要。
20世纪70年代后期，空间影像雷达 在遥感中开始扮演重要角色。
合成孔径雷达(SAR) 由 于空间影像雷达使用微波信 号(厘米至分米波段)很少受 气象条件及是否有太阳照射 影响，可以在任何时候获取 全球表面信息，因此非常适 用于地表面监测工作。侧视 成像、脉冲压缩技术及合成 孔径技术的综合应用，可以 保证空间影像雷达获得几米 到几十米精度的地面几何分 辨率。
InSAR技术的优劣性
优势： (1)覆盖范围大,方便迅速: (2)成本低,不需要建立监测网; (3)空间分辨率高,可以获得某一地区连续的地表形变信息; (4)可以监测或识别出潜在或未知的地面形变信息: (5)全天候,不受云层及昼夜影响。
局限性
地震、火山等引起的地表形变不只是垂直方向 上的位移，也包含有水平方向上的位移。只有 单一的垂直方向的位移的时候，我们可以根据 目标与雷达的几何关系将视线方向上的形变量 转换成垂直方向的位移。而既有垂直方向位移，
已经发射的星载合成孔径雷达
SAR干涉基本原理
InSAR监测变形的基本原理
地面点P位于椭球面高度h, P0 为P在椭球面的投影(即 h=0)，相应的侧视角为θ0；。
假设1与2这对影像地面无任何 形变，无大气影响，无任何误 差，称之为地形对(topo-pair)； 而1与3之间存在地形变，称之 为形变对(defo-pair)。
该图表示距离向平面图，所有角度按 逆时针方向定义
对于地形对，基线的垂直与水平分量分别为:
干涉相位是
改正到椭球面有：
对于形变对，假设在雷达视线方向(距离)形变量为△r，可表达为 为形变△r引起的相位
形变对的干涉相位为：
根据上述所示的D-InSAR几何，我们不难导出形变△r引起的
这是利用3幅单视复图像数据提取地形变量的一个非常重要的 公式，通过两幅干涉图垂直基线之比，便能提取地形变干涉条 纹，无需解算θ值。要注意前提是地形无任何形变。
InSAR监测变形技术
差分干涉测量技术是应用重复轨道的方式，在不同 的时间获取同一地区雷达影像，利用此两幅影像进行差 分干涉，可获得此地区于该时段地表及卫星间的距离变 化所造成的雷达波相位差，这种相位差以干涉条纹的形 式呈现，构成上包含地形引起的相位差，影像获取期间 形变引起的相位差，对流层延迟误差，轨道误差等。
（1）选取基线距为零的干涉图像对，无须考虑地形影响， 即可 获得地表形变量；
（2）应用外部因素来消除地形因素的效果，来获得地表形 变量。外部因素主要是DEM数据
（3）利用第三幅合成孔径雷达图像，采用干涉的方法，来 消除地形影响，获得干涉形变量
（4）利用四幅SAR图像，采用地表形变前后两两干涉的方 法来消除地形影响，获得干涉形变量D-InSAR基本原理
合成孔径雷达干涉测量的相位贡献，主要来自于地形 相位、形变相位、平球相位和大气延迟相位。如果想要 获取地表形变信息，则必须要消除区域地形相位、平球 相位和大气延迟的相位信息。平球相位可通过卫星轨道 和地球椭球严密的几何关系来形成严整的几何算法，大 气延迟相位贡献份额是最少的，规律尚且不明显，有专 门研究。现阶段，消除区域地形相位方法有四种：
InSAR英文全称为Interferometric SyntheticAperture Radar,InSAR， 中文含义为“合成孔径雷达干涉技术”，是一种使用微波探测 地表目标的主动式成像传感器。 研究表明：其能够生成大规模的数字高程模型(DEM)，InSAR用 于差分模式(D-InSAR)能以cm级甚至毫米级精度在大的时间与空 间尺度上探测到地球表面位移，并已应用于地震与火山研究、 冰川运动监测、地球构造运动研究、地面沉降监测等领域。
InSAR技术应用于地面沉降监测的国内外经验
InSAR技术的应用主要体现在以下几个方面： ①大规模的数字高程模型(DEM)的建立和地形制图； ②地球表面形变场的探测，包括地震位移测量、火
山运动监测、冰川漂移、地表沉降与山体滑坡等 引起的地表位移监测； ③森林调查与制图； ④海洋测绘以及土地利用与分类等。