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联合SBAS与ipta技术的矿区开采沉陷监测与分析

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测绘与空间地理信息 2024年第10期47卷 200-203页

作者：李倩文武志品西安煤航遥感信息有限公司陕西西安710199 西安天成测绘技术有限公司陕西西安710000

黄陵一号煤矿属于大型煤矿,开采历史悠久,大量开采引发地表形变严重。本文基于2018年8月—2019年4月期间Sentinel-1A数据,将SBAS与ipta两种技术联合应用在黄陵一号矿区开采沉陷监测中,获取地表沉降信息,最终从剖线、等值线、特征点方面... 详细信息

黄陵一号煤矿属于大型煤矿,开采历史悠久,大量开采引发地表形变严重。本文基于2018年8月—2019年4月期间Sentinel-1A数据,将SBAS与ipta两种技术联合应用在黄陵一号矿区开采沉陷监测中,获取地表沉降信息,最终从剖线、等值线、特征点方面详细分析了沉降特征。结果表明:研究区最大年平均沉降速率为-325 mm/a,最大累积沉降量为-198 mm;随着时间推移、工作面推进,时序累积沉降量不断增大,沉降影响范围逐渐扩大;采用该技术识别了沉降位置以及沉降影响范围,可为当地地面沉降治理与预防提供参考。

关键词： SBAS ipta 矿区开采沉陷工作面

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基于ipta的黄河流域天然月径流趋势分析

水文 2021年第6期41卷 18-25页

作者：可灏贾本有王文卓段嘉程河海大学水文水资源学院江苏南京210098 南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210029

近年有研究提出了一种新的趋势分析方法:创新多边形趋势分析法(ipta),该方法具有简便、可视化的显著特点,已在国外得到应用。引入ipta方法,对黄河流域天然月径流量进行了趋势分析。结果表明:黄河流域月天然径流量和月降雨量变化趋势密... 详细信息

近年有研究提出了一种新的趋势分析方法:创新多边形趋势分析法(ipta),该方法具有简便、可视化的显著特点,已在国外得到应用。引入ipta方法,对黄河流域天然月径流量进行了趋势分析。结果表明:黄河流域月天然径流量和月降雨量变化趋势密切相关,上游地区天然径流量在8~10月呈减小趋势,11、12月及次年1~4月总体稳定;中下游地区天然径流量在2~6月总体呈微弱增加趋势,8月~次年1月总体呈减小趋势。天然月径流量增减趋势的过渡、相邻月份径流量变化最大值和最大幅度与季节的过渡有一定联系,同时用Mann-Kendall趋势检验法进行对比分析,验证了ipta方法的简便性和有效性。

关键词：气候变化黄河流域天然径流趋势分析 ipta

基于ipta和SBAS-InSAR的聊城市地表沉降对比分析

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基于IPTA和SBAS-InSAR的聊城市地表沉降对比分析

作者：孔令淑山东科技大学

学位级别：硕士

合成孔径雷达干涉测量技术具有全天时、全天候、高精度的特点,它极好的弥补了水准测量和GPS测量的缺点,逐步发展成为地表形变监测的一种重要技术手段,但由于D-InSAR技术的发展受时空失相干和大气延迟效应的制约,在此基础上发展起来的时... 详细信息

合成孔径雷达干涉测量技术具有全天时、全天候、高精度的特点,它极好的弥补了水准测量和GPS测量的缺点,逐步发展成为地表形变监测的一种重要技术手段,但由于D-InSAR技术的发展受时空失相干和大气延迟效应的制约,在此基础上发展起来的时间序列InSAR技术如PS-InSAR技术、SBAS-InSAR技术、ipta技术等都可以很好的解决这一问题,逐步运用到变形监测的各个领域。本文应用相干点目标分析(ipta)技术和短基线集技术(SBAS-InSAR)技术,采用GAMMA软件、ENVI SARscape软件平台以及聊城地区Sentinel-1 A SAR数据,进行了短时间内的地面沉降研究分析,得到了基于两种技术的两种形变速率模型,验证了两种技术的精度和可靠性,获得了一些具有参考价值的结论。主要研究结果如下:(1)在ipta技术中干涉点目标的选取是完成后续干涉测量处理的前提,首先详细介绍了常见的干涉点目标选取的方法,然后提出了在ipta中利用单个SLC的光谱属性和利用稳定的后向散射强度这两种方法进行干涉点目标选取,并将两种方法提取出的点融合确定了最终候选点。(2)在获取聊城市茌平县在2015.1 1-2016.8之间的17景Sentinel-1 A SAR影像数据基础上,分别用ipta和SBAS技术反演得到研究区时间序列地表形变速率模型。结果表明,聊城市地表形变特征非常明显,地面沉降区域集中在茌平县、东阿县以及阳谷县,其中茌平县沉降最严重,因此形成了以茌平县为中心的沉降漏斗区,同时发现聊城市中心城区出现了一定程度的地面回弹。利用ipta技术得到茌平县最大地面累积沉降量为118mm,利用SBAS技术得到茌平县最大地面累积沉降速量达到121mm。(3)对ipta和SBAS技术技术反演得到的地面形变速率进行综合分析,结果表明两种方法得到的形变速率趋势大体一致,得到了相对可靠的结果。

关键词：地表形变 ipta PS-InSAR SBAS 时序沉降分析

基于ipta和TCPInSAR的崇明岛沉降研究

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基于IPTA和TCPInSAR的崇明岛沉降研究

ipta方法在武进地区地面沉降监测中的应用

2014年中国地球科学联合学术年会——专题25：InSAR技术、卫星热红外与地壳运动

作者：赵婧文伍吉仓同济大学测绘与地理信息学院

合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术因其大范围、低成本、全天候和不受测量地形限制等优点,被广泛应用在地震、火山、城市的变形和沉降检测中。本文采用31景Envisat-ASAR影像,选取上海市崇明岛这个中国第三大岛、最具代表性的河口冲积岛,... 详细信息

合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术因其大范围、低成本、全天候和不受测量地形限制等优点,被广泛应用在地震、火山、城市的变形和沉降检测中。本文采用31景Envisat-ASAR影像,选取上海市崇明岛这个中国第三大岛、最具代表性的河口冲积岛,进行了基于PS-InSAR技术的点目标时间序列分析(ipta)和相干点时域分析(TCPInSAR),得到了全岛的平均线性沉降速率。结果显示,岛中部较为稳定,西北部、东南部不断扩张和压实的区域则呈明显沉降趋势。

关键词： PSInSAR ipta TCPInSAR 崇明岛沉降

来源： cnki会议评论

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测绘技术装备 2017年第4期19卷 62-64页

作者：王卫华徐振堂江苏省测绘工程院江苏南京210013

合成孔径雷达差分干涉测量(D-In SAR)具有全天候、大范围、高地面分辨率等优点,但是由于时空失相关、大气效应等因素的影响,其精度只能达到厘米级,干涉点目标分析(ipta)方法能很好地克服这些问题。介绍了ipta方法原理及实现过程,利用武... 详细信息

合成孔径雷达差分干涉测量(D-In SAR)具有全天候、大范围、高地面分辨率等优点,但是由于时空失相关、大气效应等因素的影响,其精度只能达到厘米级,干涉点目标分析(ipta)方法能很好地克服这些问题。介绍了ipta方法原理及实现过程,利用武进区21幅Terra SAR数据进行ipta处理,提取了2009—2011年间的地面沉降信息,并与水准数据进行了对比验证,两者具有一致的沉降趋势,证实了ipta方法监测地面沉降的可行性与可靠性。

关键词： InSAR ipta 地面沉降水准

基于ipta和SBAS-InSAR结合的广州市南沙区地面沉降监测分析

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测绘与空间地理信息 2022年第7期45卷 225-228页

作者：夏若尘广东省国土资源测绘院广东广州510500

基于2018年12月至2019年12月间的RADARSAT-2数据,本文采用ipta与SBAS-InSAR技术结合的方法对广州市南沙区进行了地面沉降监测。结果表明,南沙区沉降主要发生在东部南沙镇,最大形变速率达到-140 mm/a。在监测时间范围内,沉降区基本符合... 详细信息

基于2018年12月至2019年12月间的RADARSAT-2数据,本文采用ipta与SBAS-InSAR技术结合的方法对广州市南沙区进行了地面沉降监测。结果表明,南沙区沉降主要发生在东部南沙镇,最大形变速率达到-140 mm/a。在监测时间范围内,沉降区基本符合线性形变特征。利用同一时间段、同一研究区域的Sentinel-1A数据对RADARSAT-2数据结果进行交叉验证,2种数据结果具有较强的相关性,验证了本文方法的可靠性。最后,简要分析了南沙区地面沉降的原因,内因是软土层自身具有压缩性,外因是城市化建设的影响。

关键词： ipta SBAS-InSAR 南沙区沉降

基于相干点目标干涉测量分析方法监测深圳市城区地面沉降

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基于相干点目标干涉测量分析方法监测深圳市城区地面沉降

作者：周红满中南大学

学位级别：硕士

地面沉降是在自然因素和人为因素共同作用下,形成的地表垂直向形变现象,严重时会成为一种地质灾害。我国已有96个城市和地区发生不同程度的地面沉降,已经造成上千亿元的经济损失,地面沉一。降己经成为制约区域环境、社会经济可持续发展... 详细信息

地面沉降是在自然因素和人为因素共同作用下,形成的地表垂直向形变现象,严重时会成为一种地质灾害。我国已有96个城市和地区发生不同程度的地面沉降,已经造成上千亿元的经济损失,地面沉一。降己经成为制约区域环境、社会经济可持续发展的主要地质灾害之合成孔径雷达差分干涉测量(DInSAR)具有覆盖广、全天候、高精度监测地面沉降的优点,是地面沉降监测领域的一种新的经济的空间对地观测技术。但是由于时间、空间失相干和大气延迟三大因素的影响,制约了DInSAR技术的应用。而PSInSAR技术能够间接克服失相关和大气延迟的影响,通过获取时间序列上具有稳定散射特性的PS点,分析时间序列上的相位信息,获取地表的变形信息。但PSInSAR技术对数据量要求较大,一般要求至少30景。本论文采用了一种新的PSInSAR技术方法——相干点目标干涉测量分析方法(ipta),针对小数据集进行了短时间的地面沉降监测实验研究,得到了一些具有参考价值的结论。具体研究内容分为以下几个方面： 1、采用ipta技术处理小数据ASAR影像,对ipta技术处理中关键问题进行应用分析。在选取候选点目标方面,将波普差异与强度稳定性相结合,综合考虑候选点目标的正确性和分布密度,最优化关键参数,提取候选点目标;并基于二维线性相位回归分析模型进行ipta处理分析,通过迭代回归分析逐步对候选点目标的高程纠正值和相对线性形变速率进行修正,最终获取研究区平均形变速率图。 2、对研究区的地面沉降进行分析。结果显示在卫星视线方向(LOS)形变速率为-14.4mm/a～8.6mm/a,表明深圳市城区存在不同程度的地面沉降,其中以宝安区的填海区地面沉降最为严重。并在深圳市城区地面沉降信息的基础上,提取了深圳地铁沿线地面沉降,分析了大面积填海工程和地铁修建是造成深圳市地面沉降的主要原因。

关键词：合成孔径雷达差分干涉测量永久散射体干涉测量 ipta 深圳地铁地面沉降

基于双极化通道最优的珠峰时序InSAR地表形变监测

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基于双极化通道最优的珠峰时序InSAR地表形变监测

作者：潘春天江苏海洋大学

学位级别：硕士

地表形变监测是有利于人类与自然和谐相处。传统测量方式(水准测量和卫星定位系统测量)不具备速度快、全天候、全天时和成本低等独有的优势,合成孔径雷达干涉(In SAR)测量技术发展至今,合成孔径雷达差分干涉(DIn SAR)测量技术受到时间... 详细信息

地表形变监测是有利于人类与自然和谐相处。传统测量方式(水准测量和卫星定位系统测量)不具备速度快、全天候、全天时和成本低等独有的优势,合成孔径雷达干涉(In SAR)测量技术发展至今,合成孔径雷达差分干涉(DIn SAR)测量技术受到时间、空间失相干和大气效应等因素的限制。目前,新提出的永久散射体合成孔径雷达干涉(PSIn SAR)技术不仅克服了DIn SAR技术的难题,而且其监测形变速率精度接近于毫米级,在矿区沉降监测、地表形变监测、大型桥梁形变监测和山体滑坡监测等地表形变监测中有着广泛的应用,但是永久散射体(PS)的识别与提取一直制约着PSIn SAR技术的发展。近年来,传统的单极化影像在地表形变监测中受到广泛的应用,针对商业SAR卫星提供的多极化数据源,不同极化方式影像的PS点密度差别较大,而寻求极化最优的散射机制为PS点的识别和提取提供了一种新思路。本文依托于国家基础测绘项目支持下的珠峰高程测量课题,采用24景双极化ALOS-2影像进行珠穆朗玛峰地区的地表形变监测,旨在研究双极化通道最优的散射机制,最大程度地增加PS点数量,对珠峰地区内的形变有着更加清晰和全面的认识,同时也在人类应对自然灾害和环境保护方面具有重要的现实和理论意义。本文对配准后的ALOS-2双极化影像进行pauli分解和极化基变换,其不同散射机制的pauli参数与振幅离差指数建立方程,利用模拟退火(SA)算法寻求双极化条件下最优的极化散射基,使之尽可能降低像素的振幅离差指数(ADI),最后利用干涉点目标分析(ipta)技术获取大区域整体性的形变监测结果,证实了双极化最优(OPT)的结果和单极化HH形变结果具有一致性,能在地表大面积形变监测与灾害治理领域提供广泛的应用价值。在参数方面,全极化影像具有四个不同散射机制的pauli参数,而本文选择双极化影像作为实验数据,可以把四个不同散射机制的pauli参数降为两个,方程建立的复杂程度和寻优计算消耗的时间都会降低,从而提高寻优效率。在算法方面,提出了改进后的SA算法,在对比了粒子群优化(PSO)的寻优能力后,通过实验结果说明了改进后SA算法具有良好的稳定性和寻优的能力,SA过程采用不同的退火速率节约了退火总时间,通过不同的初始温度和稳定迭代次数实现双极化最优。本文利用ipta技术获取三种极化方式的形变监测结果,SA算法的形变监测结果PS点数分别是HH、HV极化影像的2.15倍和7.63倍,其次选取了HH、OPT极化组合共同的形变点,并计算这两种极化形变点的形变速率差值,再利用HH和OPT极化形变监测结果进行了形变速率估计,从而求出互差期望和互差中误差分别约等于0.203和1.416,说明OPT极化与HH极化形变监测结果互差极小,OPT极化的PS点在整体上保持了与HH、HV极化方式下较好的一致性,最后说明了OPT极化监测形变速率变化范围在-45-41 mm/yr之间。该论文有图22幅,表5个,参考文献53篇。

关键词：双极化最优点密度 SA算法 ipta

基于时序InSAR技术的山区煤矿开采沉陷监测研究

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基于时序InSAR技术的山区煤矿开采沉陷监测研究

作者：张鹏飞中国矿业大学

学位级别：硕士

地下煤炭资源的开采造成的地表沉陷一直阻碍着社会和经济的发展，威胁着矿区居民安全生产、生活。如何有效、实时快速地监测煤矿开采引起的地表沉陷是测绘和矿业技术人员所关注的重要课题，时序InSAR技术在该领域极具应用潜力。本文在... 详细信息

地下煤炭资源的开采造成的地表沉陷一直阻碍着社会和经济的发展，威胁着矿区居民安全生产、生活。如何有效、实时快速地监测煤矿开采引起的地表沉陷是测绘和矿业技术人员所关注的重要课题，时序InSAR技术在该领域极具应用潜力。本文在国家自然科学基金项目(51174191)及企业项目的支持下，结合西山煤田古交矿区屯兰矿实践，对基于时序InSAR技术的山区煤矿开采沉陷监测进行了系统的研究，反演出沉降信息的动态演变过程和相关开采沉陷参数，沉降信息与GPS实测值比较一致。主要工作和成果如下： 1)在系统分析InSAR技术模型基础上，对干涉相位组成分解，分析了地表形变、卫星轨道误差、大气延迟误差和DEM误差对干涉相位贡献的灵敏度，并解释了“二轨法”D-InSAR测量原理和Doris开源软件的数据处理的主要过程。 2)分析多基线D-InSAR干涉相位图叠加法的原理、方法，并提出实现该方法的三个关键技术：使用航拍地形图资料转换生成TIN，建立高分辨率高精度的DEM;使用高相干点目标作为地面控制点进行精密基线估计;提出对矿区沉降区域掩膜后建立线性模型，来估计高程相关的大气延迟相位，实现去除大气相位噪声。对2011年4月4日012年11月21日21景TSX数据处理，获得古交矿区的时序沉降信息及工作面周边下沉等值线。 3)分析单基线ipta技术和多基线StaMPS SBAS技术原理和关键算法，对2011年4月4日012年11月21日21景TSX数据处理，得到屯兰矿点目标的速率分布图和时序沉降信息，ipta技术获得的LOS方向最大下沉速率为-106.3mm/a，11d的重访周期内可监测的最大下沉值为-6.91.0mm，StaMPSSBAS技术获得的LOS方向最大下沉速率为-128.3mm/a，11d的重访周期内可监测的最大下沉值为-9.71.0mm，两种方法都能有效地确定地表受采动影响范围，但无法获得工作面中央区域沉降信息。比较了ipta、StaMPS SBAS和GPS测量结果，发现三者测得的时序累计量趋势一致，但时序SAR技术结果要比GPS偏小，ipta、StaMPS SBAS与GPS结果平均误差分别为40.3mm、26.3mm。 4)使用GPS-CR点来优化地理编码，为矿区工作面资料与时序InSAR的结果在ArcGIS叠置提供了精度保证;运用ArcGIS进行空间叠置分析，研究随工作面推进地表开采沉陷的形变特点，反演出工作面超前影响角、边界角;使用角反射器上的GPS结果对其定量验证，表明时序InSAR技术具备监测矿区微小形变的能力。

关键词：时序InSAR ipta SBAS 山区煤矿开采开采沉陷 TerraSAR