INSAR技术在城市地面沉降监测中的应用

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。

GPS/I N S AR数据融合在大范围地表沉降监测中的应用武百超1,邹徐文2(辽宁工程技术大学,辽宁阜新　123000)摘要:讨论了GPS、I N S AR应用于大范围地表沉降监测的技术特点;论述了这两种技术合成的必要性和可行性。

文中还综述了GPS、I N S AR合成技术的理论与方法,结合国内外的成功经验对其应用前景进行了展望。

关键词:CGPS;GPS;I N S AR;D I N S AR;误差改正;数据融合中图分类号:P22814 文献标识码:B 文章编号:1001-358X(2006)01-0033-03 常规的地表沉降监测一般采用重复精密水准测量方法。

近10年来,随着全球卫星定位系统GPS、计算机,数据库等技术的飞速发展,这种野外作业周期长、耗费大量人力物力的传统水准测量方法已逐渐为周期短、精度高,布网迅速的GPS技术所取代。

合成孔径雷达干涉测I N S AR(I nterfer ometric Synthetic Aperture Radar)技术在国外已开始应用于地表沉降监测,W eg muller(1999)利用1992年8月至1996年5月间的欧洲航天局雷达卫星数据监测意大利Bol o2 gna城的沉降情况,取得了与常规测量一致的效果;同时,日本的Nakag wa等(2000)利用JERS1L波段的合成孔径雷达S AR研究Kant o北部平原的地面沉降,发现L波段比C波段的S AR数据更适合平原地区的地面沉降研究;中科院遥感所选取处于沉降区的苏州市,利用I N S AR技术进行了城市地表沉降监测,与常规水准测量相比,两者相关度达01943。

这些都说明I N S AR测量值与水准测量保持很高的一致性,进一步统计分析表明,样本对的差异均值为4147mm,差均值为0117mm。

与此同时,GPS在天津市地表沉降监测方面已取得了比较令人满意的效果。

其他一些单位的实践证明,采用差分GPS静态测量的方法进行大范围的地表沉降监测,从测量精度看,可以取代长距离的一等精密水准测量,且前者比后者的工作效率高得多,其经济效益是非常可观的;甚至,采用GPS的实时动态(RTK)测量广泛取代二等水准测量也在进一步研究之中。

时序InSAR的误差分析及应用研究一、概述时序InSAR技术，作为合成孔径雷达干涉测量（InSAR）的一个重要分支，近年来在大地测量、地质环境监测、灾害预警等领域展现出了广阔的应用前景。

该技术通过对同一地区不同时间获取的SAR图像进行干涉处理，提取地表形变信息，进而实现对地表微小形变的高精度监测。

时序InSAR技术在实际应用中面临着诸多误差因素的影响，这些误差不仅影响形变监测的精度，还可能对结果的解释和应用造成误导。

对时序InSAR技术的误差来源、误差传播特性以及误差校正方法进行系统分析和研究显得尤为重要。

本文旨在全面分析时序InSAR技术的误差特性，并探讨其在实际应用中的效果。

我们将对时序InSAR技术的基本原理和方法进行简要介绍，包括干涉处理、相位解缠、形变反演等关键步骤。

在此基础上，我们将详细分析时序InSAR技术的主要误差来源，如雷达系统误差、大气延迟误差、地表覆盖类型差异等，并探讨这些误差对形变监测结果的影响。

为了减小误差并提高形变监测的精度，本文将进一步研究时序InSAR技术的误差校正方法。

我们将介绍一些常用的误差校正技术，如相位滤波、地面控制点校正等，并讨论这些方法的适用性和局限性。

我们还将探讨如何结合其他数据源和信息来提高时序InSAR形变监测的精度和可靠性。

本文将通过实例分析展示时序InSAR技术在具体领域的应用效果。

我们将选取具有代表性的地质环境监测、城市沉降监测等案例，分析时序InSAR技术在这些领域的应用特点、优势以及存在的问题。

通过这些实例分析，我们将进一步验证时序InSAR技术的实用性和有效性，并为未来的应用提供有益的参考和借鉴。

本文将对时序InSAR技术的误差分析及应用研究进行系统的探讨和分析，旨在为相关领域的研究者和实践者提供有益的参考和借鉴。

1. InSAR技术简介及发展历程合成孔径雷达干涉测量（Interferometric Synthetic Aperture Radar，简称InSAR）技术，是一种将合成孔径雷达成像技术与干涉测量技术相结合的前沿微波遥感技术。

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。

InSAR技术在地面沉降监测中的应用作者：李红英来源：《电子技术与软件工程》2015年第22期摘要介绍SAR、InSAR、D-InSAR的发展状况，以及InSAR、D-InSAR的基本原理。

然后通过实例介绍InSAR、D-InSAR技术在地面沉降监测中的应用。

最后对InSAR技术的应用前景进行了探讨。

【关键词】InSAR D-InSAR PS-InSAR 地面沉降监测我国发生地面沉降灾害的城市已超过50个，全国城市地面沉降量并在逐年增长趋势。

地面沉降的过程一般都是循序渐进的、长时间累积而形成的地质灾害，且不可逆转，恢复困难，严重影响到城市建设的发展，是制约区域经济持续发展并对人民生命财产安全产生威胁的重要因素之一。

因此，及时准确地监测地面沉降及发展过程具有重要意义。

合成孔径雷达干涉测量技术（InSAR）是在20世纪60年代末出现的，研究阶段是在80年代开始的，至今三十多年的研究发展，其应用也越来越被认可。

其中，差分合成孔径雷达干涉技术D-InSAR（Differential Synthetic Aperture Radar Interferometry）在提取地表形变量时是利用多个时相SAR复数图像的相位信息进行的，其精度已达到cm量级。

“第八届国际地面学术会议研讨会”于2010年10月在墨西哥克雷塔罗市召开，对近5年来在地面沉降研究的成果做了总结。

该会议在讨论地层位移和地表监测技术时，证实了InSAR 技术在地表变形监测方面得到了快速发展和应用。

且已有诸多成果，地区已经包括美国、英国、德国瑞士、墨西哥、意大利等大多数国家。

1 InSAR、D-InSAR、PS-InSAR基本原理获取SAR干涉数据主要有三种方式：SAR交轨干涉测量（XTI）、SAR顺轨干涉测量（ATI）、SAR重复轨道干涉测量（RTI）。

与前两种干涉测量不同，重复轨道干涉测量只要安装一副天线，来获取数据。

以其为例，对干涉SAR的工作原理进行简单介绍。

InSAR技术在西安地面沉降监测中的应用的开题报告1. 研究背景西安市位于黄土高原上，由于人口增长、城市化进程加快、地下水开采等因素，地面沉降问题日益加剧。

地面沉降不仅对土地利用和城市规划造成了影响，而且还会引发建筑物、道路及其他基础设施的安全问题，严重威胁到人民生命财产安全和城市可持续发展。

因此，科学、准确地监测和预测地面沉降，对于及早发现和解决地面沉降问题尤为重要。

实际上，目前地面沉降的监测方法有很多种，如全站仪法、GNSS法、微震法、地电法、水准法等，但基于遥感技术的SAR技术由于具有强大的分辨率、高灵敏度和高时间分辨率等特点，相对于其他方法具有更明显的优势，是一种新型的地面沉降监测方法。

2. 研究目的本文将探讨InSAR技术在西安地面沉降监测中的应用，首先分析InSAR技术的作用和优势，然后介绍SAR数据的获取和处理方法，最后分析InSAR技术在西安地面沉降监测中的应用情况，为今后地面沉降的监测和水平的提高提供技术支持和指导。

3. 研究内容3.1 InSAR技术的介绍3.1.1 InSAR技术的基本原理和优势3.1.2 InSAR技术在地面沉降监测中的应用3.2 SAR数据的获取和处理方法3.2.1 SAR数据的获取方法3.2.2 SAR数据处理方法3.3 InSAR技术在西安地面沉降监测中的应用情况3.3.1 西安地面沉降的情况3.3.2 InSAR技术在西安地面沉降监测中的应用情况3.4 研究方法和可行性分析3.4.1 研究方法3.4.2 可行性分析4. 研究意义本研究将为西安地面沉降监测提供一种新的技术方法，为应对地面沉降问题提供技术支持和参考依据。

同时，本文的研究结果有助于提高InSAR技术在地面沉降监测中的应用水平，为地面沉降监测技术的进一步发展提供参考和借鉴。

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。

长安大学硕士学位论文InSAR技术在西安地面沉降监测中的应用姓名：***申请学位级别：硕士专业：大地测量学与测量工程指导教师：***20100524摘要地面沉降是一种由于地下松散地层固结压缩导致地面缓慢降低的环境地质现象，它集中于城市范围内，分布较广，危害性较大。

因此，我们必须采用合理的监测手段，以减弱和控制地面沉降带来的危害。

地面沉降是西安较为突出的地质灾害之一，西安市地表、地下各类建筑物已经因为地面沉降遭到不同程度破坏，地面沉降的持续发展还加剧了西安地裂缝的活动。

合成孔径雷达干涉测量（ＩｎＳＡＲ）是２０世纪６０年代发展起来的－１＂３新技术，本文主要应用ＩｎＳＡＲ技术，利用现有的西安地区ＥＲＳ．１／２和ＥＮＶＩＳＡＴ数据，对西安地区的地面沉降进行试验研究。

文中首先详细分析了ＩｎＳＡＲ技术和Ｄ．ＩｎＳＡＲ技术及它们的原理，接着介绍了ＩｎＳＡＲ数据处理的流程以及ＩｎＳＡＲ常用的软件，并对Ｄｏｒｉｓ和ＧＡＭＭＡ软件的处理流程进行了阐述。

然后采用二轨差分方法计算西安市地面沉降，并详细说明了计算过程中每一步的参数设置以及算法。

最后将利用ＩｎＳＡＲ技术得出的监测结果与水准测量的监测结果进行对比分析，得出了以下结论与认识：一、ＩｎＳＡＲ技术与传统测量手段相比较，具有高分辨率、灵活性强等特点，不受地形的影响，而且监测成本较低，在城市地面监测中具有很大的优势和很好的应用前景。

二、从本文得出的形变图中可以看出，西安地区地面沉降的空间分布极不均匀，沉降较大的区域主要分布在东南郊，而西北郊比较稳定。

并且形成了几个沉降中心，在沉降较大的地方呈漏斗状。

三、西安市地面沉降在９０年代时达到最大值，个别沉降中心的沉降值甚至达到了２０．３０ｃｍ，而在２０００年以后，由于地下水的限采和黑河工程引水的实施，沉降状况到了明显的改善。

关键词：合成孔径雷达干涉测量（ｍＳＡＲ）地面沉降二轨差分干涉ＡｂｓｔｒａｃｔＬａｎｄｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅｉｓａｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｇｅｏｌｏｇｙｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｔｈａｔｔｈｅｇｒｏｕｎｄｓｕｒｆａｃｅｄｅｓｃｅｎｄｓｓｌｏｗｌｙｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｃｏｎｃｒｅｔｉｏｎｏｆｔｈｅｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｌｏｏｓｅｓｔｒａｔｕｍ．Ｉｔｆｏｃｕｓｅｓｏｎｕｒｂａｎａｒｅａｓ，ｗｉｔｈｇｒｅａｔｈａｒｍｆｕｌｎｅｓｓａｎｄｗｉｄｅｓｐｒｅａｄ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｗｅｍｕｓｔｕｓｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｍｅａｎｓｔｏｗｅａｋｅｎａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｄａｍａｇｅｓｃａｕｓｅｄｂｙｌａｎｄｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ．ＬａｎｄＳｕｂｓｉｄｅｎｃｅｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｐｒｏｍｉｎｅｎｔｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｄｉｓａｓｔｅｒｓｉｎＸｉ’ａｎ．Ａｌｌｋｉｎｄｓｏｆｂｕｉｌｄｉｎｇｓｕｎｄｅｒｔｈｅｇｒｏｕｎｄｓｕｒｆａｃｅｈａｓｂｅｅｎｄａｍａｇｅｄｉｎｖａｒｙｉｎｇｄｅｇｒｅｅｓｂｅｃａｕｓｅｏｆｌａｎｄｏｎａｎｄｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ．ＴｈｅｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｌａｎｄｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅａｌｓｏｅｘａｃｅｒｂａｔｅｓｔｈｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｏｆｇｒｏｕｎｄｆｉｓｓｕｒｅｓｉｎＸｉ’ａｎ．Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｐｅｒｔｕｒｅｒａｄａｒｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ（ＩＩｌＳＡＲ）ｉｓａｎｅｗｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗｈｉｃｈｄｅｖｅｌｏｐｅｄｆｒｏｍ２０ｔｈｃｅｎｔｕｌ＂ｙ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒａｐｐｌｉｅｓＩｎＳＡＲｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｕｓｅｓｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇＸｉ’ａｎＥＲＳ－１／２ａｎｄＥＮＶＩＳＡＴｄａｔａｔｏｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｌａｎｄｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅｉｎＸｉ’ａｎ．ＴｈｅｐａｐｅｒｆｉｒｓｔｄｅｔａｉｌｅｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅＩｎＳＡＲｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＤ－ＩｎＳＡＲｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｔｈｅｉｒｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ．ＴｈｅｎｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｈｅＩｎＳＡＲｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄＩｎＳＡＲｓｏｆｔｗａｒｅａｎｄｄｅｓｃｒｉｂｅｄＤｏｒｉｓａｎｄＧＡＭＭＡｓｏｆｔｗａｒｅｐｒｏｃｅｓｓｅｓ．ＴｈｅｎｃａｌｃｕｌａｔｅｄＸｉ’ａｎｌａｎｄｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅｕｓｉｎｇｔｈｅｔｗｏ－ｐａｓｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｍｅｔｈｏｄａｎｄｄｅｓｃｒｉｂｅｄｅｖｅｒｙｓｔｅｐｏｆｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓｅｔｔｉｎｇｓａｎｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ’ｄｅｔａｉｌｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｃｏｍｐａｒｅｄｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓｕｓｉｎｇＩｎＳＡＲｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗｉ也ｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓ，ｒｅａｃｈｅｄｆｏｌｌｏｗｉｎｇｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓａｎｄｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ：Ｆｉｒｓｔ，ＩｎＳＡＲｔｅｃｈｎｉｑｕｅｈａｓｓｏｍｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｌｉｋｅｈｉ曲ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ，ｅｔｃｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｅａｎｓｏｆｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．Ｉｔｉｓｎ’ｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｗｉｔｈｔｅｒｒａｉｎａｎｄｈａｓｌｏｗｅｒｃｏｓｔｓ，ｗｈｉｃｈｈａｓａｇｒｅａｔａｄｖａｎｔａｇｅａｎｄａｇｏｏｄｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｔｈｅｃｉｔｙ’Ｓｌａｎｄｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ．Ｓｅｃｏｎｄ，ｗｅＣａｌｌｓｅｅｆｒｏｍｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｍａｐｔｈａｔＸｉ’ａｎＬａｎｄＳｕｂｓｉｄｅｎｃｅ’ｓｓｐａｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｓｕｎｅｖｅｎ．Ｔｈｅｌａｒｇｅｒｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅａｒｅａｓａｒｅｉｎｔｈｅｓｏｕｔｈｅａｓｔｓｕｂｕｒｂｓａｎｄｔｈｅｎｏｒｔｈｗｅｓｔｓｕｂｕｒｂｓａｒｅｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｓｔａｂｌｅ．Ａｎｄｉｔｈａｓｓｅｖｅｒａｌｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅｃｅｎｔｅｒｓａｎｄｔｈｅｌａｌｇｅｒｓｐａｒｔｓａｌｅｆｕｎｎｅｌ—Ｓｈ叩ｃｄ．ｍａｘｉｍｕｍｖａｌｕｅｉｎｔｈｅ９０’Ｓａｎｄｓｏｍｅａｒｅａｓ’Ｆｉｎａｌｌｙ，Ｘｉ’ａｌｌＬａｎｄＳｕｂｓｉｄｅｎｃｅｒｅａｃｈｅｄｔｈｅｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅｖａｌｕｅｓｅｖｅｎｒｅａｃｈｅｄ２０－３０ｃｍ．ＢｕｔｔｈｅｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅｓｔａｔｕｓｈａｖｅｏｂｖｉｏｕｓｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄⅡｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｌｉｍｉｔｅｄｏｆｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｕｓｉｎｇａｎｄｔｈｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＨｅｉｈｅｐｒｏｊｅｃｔｆｒｏｍ２０００．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｐｅｒｔｕｒｅｒａｄａｒｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ（ＩｎＳＡＲ）ＬａｎｄＳｕｂｓｉｄｅｎｃｅＴｗｏ－ｐａｓｓＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＩｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙＩＩＩ论文独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。

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。

InSAR技术及其在城市地面沉降中的应用探讨刘志辉祁寿（宁波市镇海规划勘测设计研究院，浙江宁波 315200）摘要城市地面沉降监测对于城市安全与城市发展有重要的意义。

本文对在沉降监测中日益流行的InSAR技术做了详细研究，剖析了InSAR的数据来源、对地面沉降的估算原理以及应用软件使用，并针对各地使用InSAR进行地面沉降的实际应用情况，探讨了InSAR的应用手段，并结合目前广泛使用的3S技术，给出了一套基于3S技术的城市地面沉降监测系统框架方案，为城市建设地面沉降监测系统提供参考。

本文还根据InSAR的特点，指出了InSAR的部分缺陷，并给出了InSAR的使用局限以及今后的研究方向。

关键字 InSAR；地面沉降；SAR传感器InSAR technology and its application of urban land subsidenceLiu ZhiHui, Qi Shou（Zhenhai of NingBo Planning Survey and Design Institute, NingBo ZheJiang China 315200）Abstract：Urban land subsidence monitoring has important implications for urban safety and urban development. InSAR technique increasingly popular in the settlement monitoring, analysis of InSAR data sources, estimation theory and application software on Subsidence, and the practical application of land subsidence around the use of InSAR to explore InSARapplication means, combined with the 3S technology is currently widely used, given a set of 3S technology-based urban ground subsidence monitoring system framework program for urban construction ground subsidence monitoring system to provide a reference. The article also pointed out that according to the characteristics of InSAR of the InSAR part of the defect, and gives the InSAR's use limitations and future research directions.Keywords：InSAR; land subsidence; SAR sensor1 引言近年来，国内各大城市陆续出现房屋下陷、路面下沉等城市地面沉降问题，影响了人们的正常生活。

nSAR在地面沉降监测中的应用1.InSAR、D-InSAR基本原理InSAR测量模式主要有两种：一种是双天线单轨(Single Pass）模式，主要用来生成数字高程模型，一般用于机载SAR；另一种是双轨（Two Pass）模式，主要用于获取地表变形，一般用于星载SAR。

理论上，由相位解缠（相位模糊度解算）、成像几何和轨道参数就可以重建DEM，但实际的处理过程相当复杂，一般包括SAR信号预处理、图像配准、生成干涉图、去除平地效应、相位解缠、基线估计、地理编码、DEM建立等过程。

长期以来，成像处理、复数影像的精配准、相位解缠、大气效应的改正等都是InSAR 数据处理的重点和难点。

从InSAR理论提出以来，大部分研究工作都集中在这些方面。

但是，至今相位解缠以及大气效应的改正仍未得到很好解决。

2 InSAR、D-InSAR在地面沉降监测中的应用作为一种新兴的地面形变研究方法，InSAR技术在地面沉降监测方面发挥了愈来愈明显的作用，国内外已有诸多实例。

Biegert等（1997）应用不同卫星在美国加利福尼亚州Belridge和Lost山油田重复测量的合成孔径雷达数据对该区的地面沉降进行了研究，结果显示70天内沉降量达到6厘米，此结果与该区每年30厘米的地面沉降速率相吻合。

Marco van der (2001)对该油田地面沉降的研究也证明了InSAR技术用于地面沉降的可行性。

李德仁等（2000）利用欧空局ERS-1和ERS-2相隔1天的重复轨道SAR数据，经过差分处理对天津市地面沉降进行研究，得到反映地面沉降大小及分布的干涉条纹图。

此图与1995～1997年重复水准测量求得的地面沉降等值线图比较，具有明显的一致性和相似性。

刘国祥等（2001)用卫星雷达差分干涉技术研究在近海回填地基上建立香港赤腊角机场的稳定性，获得该机场在近1年内的非均匀沉降场，地面分辨率为20米x20米，在填海区域内下沉量呈0～50米的空间分布，与离散水准测量结果吻合较好（相关系数0.89）。

GNSS和InSAR技术在深圳市地面沉降监测中的应用第一篇范文深圳市作为中国改革开放的前沿城市，地面沉降问题日益引起广泛关注。

近年来，全球导航卫星系统（GNSS）和干涉合成孔径雷达（InSAR）技术的发展为地面沉降监测提供了新的手段。

本文将探讨GNSS和InSAR技术在深圳市地面沉降监测中的应用，以期为城市地面沉降防治提供科学依据。

一、GNSS技术在深圳市地面沉降监测中的应用GNSS技术具有高精度、高可靠性和覆盖范围广的特点，可以实时获取地面高程变化信息。

在深圳市地面沉降监测中，GNSS技术主要应用于以下几个方面：1. 建立高精度地面沉降监测网络：通过在深圳市部署多个GNSS基准站，形成覆盖全市的高精度地面沉降监测网络，为地面沉降动态监测提供基准数据。

2. 实时监测地面沉降：利用GNSS基准站和流动站，实时获取地面高程变化信息，分析深圳市地面沉降的空间分布和时间序列特征。

3. 精确确定地面沉降中心：结合GNSS监测数据和地质调查资料，精确确定深圳市地面沉降中心位置，为地面沉降防治提供关键信息。

二、InSAR技术在深圳市地面沉降监测中的应用InSAR技术是一种基于合成孔径雷达干涉的遥感技术，具有较高的空间分辨率和时间分辨率，能够监测到微小的地面形变。

在深圳市地面沉降监测中，InSAR技术主要应用于以下几个方面：1. 大面积地面沉降监测：利用InSAR技术对深圳市进行大面积地面沉降监测，快速获取地面形变信息，为政府决策提供科学依据。

2. 识别地面沉降趋势：分析InSAR监测数据，识别深圳市地面沉降的发展趋势，为地面沉降防治提供预警。

3. 评估地面沉降风险：结合InSAR监测数据和地质调查资料，评估深圳市地面沉降风险，为城市规划和建设提供安全保障。

三、GNSS和InSAR技术在深圳市地面沉降监测中的融合应用为了提高深圳市地面沉降监测的精度和效率，可以将GNSS和InSAR技术进行融合应用。

具体方法如下：1. 数据融合：将GNSS监测数据和InSAR监测数据进行融合，提高地面沉降监测的精度。

《南水进京后升降轨InSAR解译北京地面沉降发展态势》篇一一、引言近年来，随着城市化进程的加速和大规模水资源的调配，地面沉降问题逐渐成为各大城市面临的共同挑战。

北京作为中国的首都，南水北调工程的实施以及水资源的合理利用对地面沉降的影响尤为显著。

本文利用升降轨InSAR技术对北京地面沉降发展态势进行解译，旨在为城市规划和防灾减灾提供科学依据。

二、InSAR技术及其应用InSAR（干涉合成孔径雷达）技术是一种利用卫星或地面雷达数据进行高精度地表形变监测的技术。

通过比较不同时间的雷达图像，可以获取地表形变信息，包括地面沉降、地壳运动等。

升降轨InSAR技术则是在不同高度和角度上获取雷达数据，提高了形变监测的精度和可靠性。

在北京地面沉降监测中，InSAR技术发挥了重要作用。

通过获取南水进京前后不同时期的雷达数据，可以实时监测地面沉降的发展态势，为城市规划和防灾减灾提供重要依据。

三、北京地面沉降发展态势的InSAR解译1. 数据获取与处理本研究采用升降轨InSAR技术，获取了南水进京前后不同时期的雷达数据。

通过对数据进行预处理、干涉处理和相位解缠等步骤，提取出地表形变信息。

2. 地面沉降解译结果通过InSAR技术解译，我们发现北京地区存在明显的地面沉降现象。

其中，城市中心区和部分水资源利用集中的区域沉降较为严重。

此外，南水北调工程实施后，部分区域的地面沉降速度有所加快。

3. 地面沉降影响因素分析北京地面沉降的主要影响因素包括地下水开采、土壤类型、地质构造等。

南水北调工程的实施以及水资源的合理利用也是影响地面沉降的重要因素。

此外，城市化和人类活动也对地面沉降产生了不可忽视的影响。

四、结论与建议通过升降轨InSAR技术的解译，我们了解了北京地面沉降的发展态势及其影响因素。

为应对地面沉降问题，提出以下建议：1. 加强城市规划和防灾减灾工作，合理利用水资源，减少地下水开采，降低地面沉降速度。

2. 加强地质监测和预警系统建设，及时发现和处理地面沉降等地质灾害。