D_InSAR在地面形变监测中的应用研究

D—InSAR技术在地表变形监测中的应用作者：张英俊来源：《科技视界》2015年第09期【摘要】传统的地表变形监测技术如GPS、水准测量等，存在监测范围小、费用高和仅能获取点目标形变信息的局限性。

D-InSAR技术具有全天时、全天候，能够获得面式数据等优点。

本文选取龙滩水电站附近36KM2的范围为主研究区域，以Radarsat-2为数据源，采用GAMMA软件对该地区5景数据进行了完整的差分干涉处理，提取变化量并对地表变形趋势作出了分析，得出了几处主要形变区域在时间上和空间上的形变趋势，对库区的安全监测具有重要的意义。

【关键词】D-InSAR；变形监测；相位解缠0 引言变形在自然界中是普遍存在的，它是指变形体在各种载荷作用下，在时间上和空间上大小、形状及其位置的变化。

自然界的变形危害非常普遍，如地震、地表沉陷、滑坡、岩崩、溃坝桥梁与建筑物的倒塌等。

它不仅严重破坏了自然环境和资源，而且对人民的生命财产安全造成严重威胁。

近几年，人类活动空间不断扩大，大型交通、水利及资源开发工程项目大量实施，致使地表变形发生的频率变得越来越高，造成经济损失和人员伤亡，必须要引起警惕。

龙滩水电站工程的施工建设期间以及蓄水运行以后，坝址基坑和库区边坡等都曾发生过巨大的变形，造成了严重危害，其稳定性是大坝及水库设计和建设的潜在问题之一，也是必须要考虑的重要方面。

1 地表变形常用监测方法及其局限性常用的地表变形监测方法有很多种，主要包括高精度地面监测技术、GPS监测法及摄影测量方法等。

下面对几种重要的监测方法作简单的介绍：1.1 GPS监测法GPS可以进行全天时全天候的监测，不受气候条件的影响，而且具有定位精度高、速度快、操作简单的优点。

但它也有缺点：有比较严重的多路径效应，卫星信号在复杂地区比较容易被遮挡，这些一定程度上影响测量的精度。

1.2 大地精密测量法该方法是指采用高精度光电和光学测量仪器，如全站仪、精密水准仪等仪器，通过测量角度、边长和高程的变化来完成变形监测任务。

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技术在形变监测中的应用
InSAR技术（Interferometric Synthetic Aperture Radar）是一种通过合成孔径雷达数据进行干涉的技术。

它能够对地表进行高精度的形变监测，广泛应用于地震、火山、地质灾害、地下水、地下矿藏等领域。

在形变监测中，InSAR技术可以通过对同一区域内两次或多次雷达影像的相位差进行分析，得出该地区的形变变化。

相位差和形变之间的关系由勒让德多项式表示，并通过不同的数据处理方法进行计算。

应用InSAR技术进行形变监测具有以下优点：
1. 高精度：InSAR技术可以实现高分辨率的形变监测，达到毫米级别的精度。

2. 大范围：相对于传统的地面测量方法，InSAR技术可以实现大范围的形变监测，覆盖面积可达几百平方公里。

3. 非接触：InSAR技术是一种非接触式的监测方法，能够避免人工测量中的安全隐患。

4. 时间序列：InSAR技术可以获得时间序列的形变变化图像，便于对地表形变进行长期监测和分析。

综上所述，InSAR技术在形变监测中拥有不可替代的优势，为地表形变变化的研究提供了有效的手段。

InSAR时间序列分析技术在西安地表形变监测的应用尚军;王宏宇【摘要】差分干涉测量技术（D-InSAR）是近年发展起来的新型空间对地观测技术，具有全天候、全天时、大范围地表形变监测优点，但由于受到时空失相干和大气延迟的影响，形变监测精度受到了很大的制约。

近年发展起来的InSAR时间序列分析技术，将多景SAR影像数据融合在一起，利用时间序列分析提取监测区域监测期内的时间序列形变信息，间接消除或削弱了时空失相干和大气延迟对形变结果的影响，具有良好的应用前景。

本试验利用InSAR时间序列分析技术获取了西安市三环以内主城区2007年1月至2011年2月间的高精度地表形变成果。

【期刊名称】《测绘技术装备》【年(卷),期】2016(000)003【总页数】3页(P65-66,11)【关键词】合成孔径;雷达;干涉测量;时间序列;分析;地表形变【作者】尚军;王宏宇【作者单位】国家测绘地理信息局第一大地测量队陕西西安 710054;国家测绘地理信息局第一大地测量队陕西西安 710054【正文语种】中文西安市地面沉降灾害较为严重，且有进一步加剧的趋势。

地面沉降地质灾害导致地面及地下建筑物，尤其是地下铺设的管线设施受到严重威胁。

差分合成孔径雷达干涉测量技术(Differential synthetic aperture radar interferometry，D-InSAR)技术具有全天时、全天候、大范围等地表形变监测特点，但是时空失相干和大气延迟效应两大瓶颈问题制约了该技术的实际应用。

InSAR时间序列分析技术将多幅SAR影像融合配准在一起，利用时间序列分析技术获取监测区域时间序列形变信息，有效克服了时空失相干，消除或大大削弱大气延迟的影响，同时还提高了基线精化的精度，剔除了高程异常对形变成果的影响，大大提高了形变成果的精度和可靠性。

InSAR时间序列分析数据处理在进行SAR影像配准、干涉图像生成、相位解缠、基线精化等过程后，利用差分干涉处理生成的多幅干涉影像，提取分离DEM高程误差、大气延迟和时间序列形变成果，加入大气模型的InSAR时间序列流程图如图1所示。

基于InSAR技术的地面位移监测研究随着人们对于环境保护和资源管理的重视，地面位移研究逐渐成为了科学界和工程界的热门话题。

其中，基于InSAR（合成孔径雷达干涉）技术的地面位移监测研究受到了广泛关注。

本文将深入探究这一领域的相关知识，包括技术原理、应用场景、方法流程以及未来的发展趋势。

一、技术原理InSAR技术是一种利用干涉技术来获取地面形变信息的方法，其基本原理是将雷达波束发送到地面并接收反射回来的回波。

当波束与地面上的物体相交时，它们会发生反射和干涉，形成一系列干涉图。

通常情况下，InSAR技术使用两个雷达波束并采用时间差分干涉图（DInSAR）方法来提取地面的形变信息。

首先，系统使用一个雷达波束记录地面形变状态，并将数据与之前的数据进行对比，得到时间差分干涉图。

然后，重叠的相位信息被从该结果中去除，从而提取出纯地表形变信息。

二、应用场景InSAR技术已经广泛应用于地面位移监测领域。

其中一个重要的应用场景是地震预测。

随着地球科学领域的不断发展和技术更新，研究人员可以使用InSAR技术监测地震震前和震后的地面位移变化。

这些变化可以用于检测地震的临界点，并对预测地震的时间和规模提供重要的参考。

此外，InSAR技术还被用来研究隐蔽性的活动性断层、火山监测、城市建筑物和桥梁的变形等。

通过监测这些目标的微小形变，我们可以更好地了解地球的内部结构和物理特性，并为相关政策的制定和应对做出贡献。

三、方法流程下面将简要介绍基于InSAR技术的地面位移监测的方法流程：1. 数据采集：通过空间卫星或机载平台获取对比时间段的SAR（合成孔径雷达）图像。

2. 数据预处理：清除辐射噪声、干涉形变等方面的影响，使得数据可以更好地适应InSAR技术的处理。

3. 干涉处理：按照InSAR原理获得干涉图像并进行符合度分析、降噪、相位解析和误差校正等相关处理。

4. 形变分析：在地面形变检测前，可以通过GPS、倾斜仪、激光水平瞄准仪来定位，从而获取变化的精确空间位置和模式。