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InSAR技术及其在沧州地区地面沉降监测中的应用

方志雷  
【摘要】:随着城市建设的飞速发展,地面沉降危害日益显著,常规的测量方法尽管精度高,但是成本高、采样精度低、测量时间周期长,已经无法满足当今社会的要求。合成孔径雷达干涉测量(InSAR)已成为测量地球表面变化极具潜力的技术,它可以大面积的采样、测量时间短,同时成本也很低。 沧州市自六十年代开采地下水以来,相伴产生的地面沉降,至 2001 年的 30 年间,沧州市沉降中心的地面沉降量已超过 2m,导致了城市内涝积水,河床下沉,影响南水北调等引水工程安全。 合成孔径雷达干涉(Interferometric SAR,InSAR)测量技术是一种革命性技术,利用不同时间测得的合成孔径雷达干涉图像相重叠而形成的微分干涉图像,图像中一个相干颜色条纹循环代表一定数量的地面变形变量(如 100mm、28mm 等),并通过对比地面变形实测值来确认,再利用计算机处理形成地面变形等值线图。可以了解地下水开采、石油类开采、或其它人类活动是如何引起地面隆起或沉降。本文共收集了沧州地区从 1992 年 7 月到 1997 年 10 月的 10 景 ERS—1/2 SARSLC影像数据。影像的覆盖范围为 100km×100km,完全覆盖整个沧州地区,通过对数据的分析处理,得到的沧州地区的地面沉降监测结果,通过在沧州地区进行的InSAR 技术监测地面沉降研究,得到一些经验:植被问题是 InSAR 技术首先要考虑的,因为植被的情况直接关系到 InSAR 技术应用的时间和范围;空间基线的垂直分量,一般应小于临界基线的 1/3,对于坡度较大的区域,应该更小;获取DEM 的应用,时间间隔必须尽可能地小。最好是同时;虽然测量得到形变与基线没有显式的关系,从处理的角度,应选择基线较小的:获取 DEM,考虑到基线垂直分量直接控制位相与高程的变化率,综合考虑处理难度,应选择中等大小的基线垂直分量;另外卫星的轨道数据稳定性和准确性。 InSAR 技术已经为我们展示了其独特的优势和高精度,它无疑将是未来地面沉降监测技术发展的方向。


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