PSI技术在北京城区地表沉降形变监测中的应用研究.pdf

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1、第2期矿-山测量NO．2．2015年4月MINESURVEYINGADr．2015doi：10．3969／j．issn．1001—358X．2015．02．27PSI技术在北京城区地表沉降形变监测中的应用研究罗欢，谢尚威，姜玲玲，陈永生(1．东北大学测绘遥感与数字矿山研究所，沈阳110819；2．沈阳水务集团110005)摘要：针对DInSAR技术中时间、空间失相关及大气延迟等问题引起的InSAR技术对地表沉陷变形监测的影响，研究了应用永久散射体差分干涉测量(PSI)技术特点及在地面沉陷变形监测应用中的优势，通过利用PSI技术对北京地区进行地表沉降监测

2、方法的研究和应用，获得了监测区大量PS点的沉降速率，生成了监测区的沉降位移图，结合监测区的地表沉降特征与地质环境监测成果，分析了地下水位与沉降量变化的关系，得出了研究期间监测区域地表的沉降成因，这对分析北京地区地表沉降规律具有一定的指导意义。关键词：PSI；地表沉降形变；永久散射体；降水量；地下水位变化中图分类号：TD325文献标识码：B文章编号：1001—358X(2015)02—0080—04卫星差分合成孔径雷达干涉测量技术(differen．(PSI)技术是在DInSAR技术的基础上发展起来的，tialinterferometficsynthet

3、icapertureradar，DInSAR)本质上属于差分干涉测量。Ferretti等⋯I4提出的是一种极具潜力的主动式微波遥感技术，能对研究PSI技术的分析思路如下：将覆盖研究区域的N+1区域进行全天时、全天候、无接触地对地观测，可以幅SAR影像按成像时间先后排序，选取一幅时空分测量雷达视线向的微小地表形变，获得厘米甚至毫布最优的影像作为干涉配准的公共主影像，其余的米级的观测精度。然而在长时间的地表沉降监测N幅影像作为从影像，以公共主影像为基准，将N幅中，两次成像期间地表物体散射特性和成像几何的从影像与主影像配准，完成后再重采样到主影像，生变化引起

4、了干涉影像对的时间和空间失相干，因此成N个干涉对和N+1幅配准的SAR影像，利用优会影响DInSAR技术测量地表沉降的精度，同时，化选取方法提取时间序列干涉影像中的PS点。对DInSAR技术在时间间隔短的单次形变中的监测精N个干涉影像对进行干涉处理，得到N幅干涉相位度高，但不适宜用于长时间序列的地表沉降监测。图，利用轨道和外部的数字高程模型(digitaleleva．‘针对以上问题，在DInSAR技术的基础上，Fer—tionmodel，DEM)进行差分干涉处理，去除平地效应retti’等提出了永久散射体(persistentscatterers，PS

5、)和地形效应，得到N幅时间序列的差分干涉相位图。干涉合成孔径雷达技术(PSI)¨。PSI技术主要选取探测到PS点并获得相应的时间序列的差分干在长时间序列的干涉影像对中能够对微波保持稳定涉相位后，差分干涉图上的PS点的差分干涉相位由l的强散射特性的PS点。通过对包含这些点状分布的线性和非线性形变、残余的地形相位、大气延迟和失散射体的像素的各个差分相位分量进行时空特性分相关噪声构成。为削弱或消除大气延迟及失相关噪析，求解出线性分量，分离大气延迟、非线性分量及声的影响，可根据地表形变和大气影响的空间相关其他噪声分量。研究表明，通过PSI技术得到的性，构建Ps

6、点的不规则三角网((TriangularIrreg．DEM的精度可达分米级，监测到的地表形变则能达ularNet，TIN)，对相邻的两个Ps点的差分干涉相位到毫米级的精度。·本文选取北京市三环东南地区作为研究区域，作进一步差分。对获取的该地区的ENVISATASAR的SLC影像数据根据形变和大气影响的空间相关性求得TIN网进行时序分析，提取该地区的Ps点上的形变信息，中的每一条边对应的两个相邻Ps点的高程误差之揭示该区域地表沉降随时间变化的规律。差和线性形变速率之差的最佳估计值，将其导致的干涉相位从相邻Ps点的相位之差中去除，并采用常1永久散射体(PS

7、)技术原理规的相位解缠方法进行解缠，就可求得TIN网中的基于永久散射体的差分合成孔径雷达干涉测量每一条边对应的残余相位，残余相位中包括非线性80’第2期罗欢等：PSI技术在北京城区地表沉降形变监测中的应用研究2015年4月，降水量越多，变化越小；降水量越少，则地表下参考沉越大．。文。⋯献：。2005年2006年2007年2008年2009年2010~[1]FerrettiC，RoccaF．Permanentscattersinsarinterferome—'●l1try[J]．IEEETransactionsonGeoscienceandRemote-

8、，一一、、。一一一一，’’、、、Sensing，2001，39(1))：8—20．----、～