基于InSAR时序分析技术的任丘地区形变监测研究

【摘要】：地表沉降是一种非常普遍的地质灾害现象,会对建筑物以及人类的生产等造成很大的危害。为了预防、减少这种危害,有必要对地表形变进行长期稳定可靠的监测。针对传统地表形变监测技术存在着成本高、连续性监测困难等问题,本文在国家测绘地理信息行业公益项目及国家自然科学基金面上项目等项目支持下,深入开展了任丘地区地表形变InSAR监测研究。主要工作如下:1)讨论了D-InSAR技术两轨差分干涉的几何原理以及干涉结果的相位组成,介绍了D-InSAR技术常用的数据处理软件,分析了D-InSAR技术的数据处理流程,从时间失相干、空间失相干、大气延迟以及形变梯度过大等因素引起的失相干方面阐述了D-InSAR技术的局限性。2)使用永久散射体(PS-InSAR)和小基线集(SBAS-InSAR)技术对任丘研究区的38景ENVISAT卫星ASAR数据和18景ALOS卫星PALSAR数据进行时序分析处理,得到了任丘地区的沉降速率分布图,并对ASAR数据和PALSAR数据的PS-InSAR和SBAS-InSAR结果进行了对比分析。研究表明,ASAR和PALSAR两种数据的PS-InSAR结果在沉降发生的空间分布和年均沉降速率上都具有很好的一致性;ASAR和PALSAR两种数据的SBAS-InSAR沉降结果在空间分布上也具有较好的一致性,但是二者最大年沉降速率有所差异,分别为-35.4mm/yr和-31.8mm/yr;单一SAR数据的PS-InSAR和SBAS-InSAR的处理结果在数值上具有较大差异,PALSAR数据的相干性比ASAR数据好,但是由于PALSAR数据基线过长引起的空间失相干带来的误差较严重。3)探究了D-InSAR和PS-InSAR技术在微小形变探测上的能力,监测结果表明,PS-InSAR技术在微小形变探测方面能力显著。4)为了解决ASAR数据在研究区相干性较差以及PS点密度太小的问题,使用时域相干点(TCP-InSAR)技术对任丘地区的ASAR数据进行干涉处理,TCP-InSAR技术选出的TCP点密度为133个/平方千米,远远高于PS-InSAR技术选取的PS点密度,故TCP-InSAR技术减轻了ASAR数据因干涉性差导致PS点稀疏的的问题。将ASAR数据TCP-InSAR结果与滤波后的PS-InSAR结果进行对比分析,反演出了任丘研究区重点沉降区的年均沉降速率。结果表明:TCP-InSAR技术监测到的任丘重点沉降区的最大年均沉降速率是-18.4mm/yr,滤波后的PS-InSAR结果对应为-18.1mm/yr,PS-InSAR结果与TCP-InSAR的反演结果有着较好的一致性,一定程度上说明了TCP-InSAR结果以及滤波方法的可靠性。同时得出了TCP-InSAR技术较为适合监测油田沉降的结论。