基于radarsat-2的城市沉降监测方案

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1、基于Radarsat-2的城市沉降监测方案中国科学院遥感应用研究所北京国遥万维信息技术有限公司二零一零年目录1城市沉降监测的目的和意义12应用雷达卫星进行城市沉降监测的优势22.1传统监测方法及其局限性22.2雷达沉降监测的优势33Radarsat-2卫星介绍63.1Radarsat-2卫星及其数据简介63.2Radarsat-2新增波束模式83.3在城市沉降监测中的独特优势94城市沉降监测技术方案104.1雷达沉降监测技术理论104.2短期监测方案114.2.1所需数据114.2.2处理流程114.2.3成果及精度114.3长期监测方案124.3.1所需数据124

2、.3.2处理流程124.3.3成果及精度124.4持续监测方案124.4.1所需数据124.4.2处理流程134.4.3成果及精度135我们的技术优势145.1.1公司简介145.1.2合作伙伴-MDA公司155.1.3遥感所微波遥感专家16I1城市沉降监测的目的和意义城市因生产和生活的需要，在人口稠密的地区大量抽取地下饮用水造成地面沉陷，地面不平均的沉陷会引起建筑物和工业设施的损坏。地面沉降对人们的生产、生活、交通等影响极大，造成的损失和危害也大，成为一种严重的环境地质问题，影响和制约着当地国民经济的可持续发展。2002年10月1日时任副总理的温家宝曾批示“超采地

3、下水造成地面沉降在许多地方呈加剧趋势，已给经济建设和人民生活带来大的损失和危害，并成为影响生态环境和可持续发展的一个重大问题，必须引起足够重视并采取综合措施加以解决”。我国的地面沉降大多发育在长江下游三角洲平原、河北平原、环渤海、东南沿海平原、河谷平原和山间盆地，每年直接经济损失l亿元以上。城市不均匀的地面下沉带来的危害主要表现有：Ø地面标高损失明显，地面低洼积水难排，河道泄洪能力下降，洪涝灾害加重；Ø地面沉降、地裂缝使建筑物基础下沉、工程设施损坏，Ø长时期严重的地面沉降会造成地下排水管道的破坏，严重影响城市生活污水和雨后积水的排放；Ø地面沉降导致地下水环境恶化，影

4、响居民生活用水。因此，及时准确地监测地面沉陷及发展过程是当前面临的重要任务。171应用雷达卫星进行城市沉降监测的优势1.1传统监测方法及其局限性目前，城市地表沉陷监测的主要方法有传统的水准测量、静态GPS测量或动态GPS。传统的水准测量变形观测站的设置以剖面线形式为主，获得的监测数据主要反映的是城市区域主断面的沉陷情况，该方法只能对监测点绘制出沉陷剖面曲线图进行分析。如果要对沉陷区域的地面沉陷变形情况进行全面的掌握和分析处理，必须布设大量的监测点，通过拟合等手段，绘制出监测区域的沉陷等值线图。这种地面沉陷监测方式，不仅有工作量大、费时、费财和测点难于长时间保存等缺陷

5、，而且还因监测精度等原因，导致沉陷变形分析处理出现偏差。随着GPS技术的成熟和广泛应用，对于大区域地面沉陷逐渐采用GPS地面沉陷监测网，这种方法主要通过GPS测量确定水平位置和椭球体的高度，根据椭球体高度的差异来确定地面垂直变化的程度。对某一局部的区域，为了获得精确的形变参数，通常建立专门的地表与岩层移动观测站，进行定期观测。GPS测量方法具有定位精度高、观测时间短、观测站之间无需通视且能提供三维坐标等优点，易于自动化监测、自动化数据采集与处理的优势，因而迅速在城市沉陷形变监测中得到广泛应用，是切实可行的好方法。但依然面临水准点的稳定性难以保证，只能进行沉降点、线测

6、量，无法满足几百平方公里全城区的监测任务等问题。总之，传统的测量方法在地面形变监测方面一直发挥着重要的作用，并成功地解决了许多关键工程问题。但随着测绘手段的发展，其局限性也越来越突显，主要表现：Ø观测标志的保存与维护比较困难，因而形变监测的实施比较困难；Ø监测网的投资和维护费用比较大，受气候和地形条件的影响；Ø观测的时间比较长，大区域的形变监测很难在短时间内完成，影响形变数据的分析质量；17Ø结果为离散点监测，只能获得空间尺度较大的离散点形变信息，难以反映连续形变规律；Ø通常观测线往往设在局部地区，不能获得全面的形变状况，对于地下水移动造成的沉陷以外的地表形变难以监

7、测等各种问题。为了研究城市地表形变发生的原因、过程、趋势和发展规律，必须采用新的技术进行全面的监测。1.1雷达沉降监测的优势上世纪90年代出现的星载雷达数据提供了一种新型的差分雷达干涉侧量(D-InSAR)技术，已经成为地表形变监测领域极有发展潜力的新手段。合成孔径雷达差分干涉测量作为一种专门监测地表形变的新技术，它可以高精度地监测大面积微小地面形变。与传统的GPS、水准测量这些基于离散点的形变监测技术相比，雷达差分干涉测量有其自身探测形变的特点和长处，主要表现在以下几个方面：(1)精度高D-InSAR采用相位来测量地表形变，当地表形变在雷达视线方向的分量达到半