遥感形变监测.docx

一、 遥感技术在形变监测中的应用InSAR （干涉合成孔径雷达）技术目前被广泛得应用于自然和人 工地物的形变监测，它可以利用传感器的系统参数和成像几何关系等 精确测量地表某一点的形变信息雷达干涉技术弥补了传统形变监测 手段（如精密水准测量、光纤传感器、近景摄影测量、全球定位系统 GPS 等）监测范围小、测量难度大、成本高等不足InSAR技术后期进一步拓展到了 DTnSAR（差分InSAR）,已经可 以探测到地表毫米级的形变，后来为了解决D-InSAR技术中遥感影像 对时间和空间的相关性差和大气延迟等问题,人们提出了 PS-InSAR （永久散射体-InSAR）、QPS、SBAS和StaMPS等方法随着雷达干涉 测量技术的发展和雷达卫星轨道精度与数据分辨率的不断提高，形变 监测将在长时间序列、空间精度、三维形变精度等多个方面得到很大 的提升InSAR （干涉合成孔径雷达）形变监测技术在交通领域的应用主 要体现在以下几个方面：1. 高寒冻土地区边坡、路面的形变监测青藏高原广泛覆盖着永久性冻土和季节性冻土，由季节性的冻胀 和融沉导致的地表形变是在冻土区域进行道路施工的最主要危害，也 对青藏铁路和公路的稳定性及日常运营维护产生了较大的影响。

在前 期的研究中，使用空间分辨率较低的 ASAR 和 ALOS 数据等，对青 藏铁路和公路沿线部分路段进行了形变监测，得到了道路毫米级的累 积形变量和形变速率信息，并发现道路形变与冻土季节性冻融循环的 时间规律相吻合在后期的工作中，还需要使用TerraSAR髙分辨率 数据通过 QPS-InSAR 和 SBAS 等方法对青藏高原路域，尤其是目前 研究偏少的公路沿线的边坡和路面，进行大覆盖面精细的形变监测， 为青藏髙原髙寒冻土区域的道路建设和养护提供信息技术支持2. 西部地区滑坡体及长大桥隧形变监测川藏铁路从成都到拉萨，全长 1629 千米 ，沿线地质条件复杂， 多年冻土、崩塌、滑坡、岩爆等地质灾害严重，而且沿途跨越多个断 裂带，整条线路 70%以上需要建桥梁、挖隧道在铁路规划、修建和 养护过程中，利用雷达干涉技术进行冻土、滑坡以及桥梁隧道的形变 监测，对于铁路选线、灾害预警及设施维护具有非常重要的意义使 用髙分辨率的 TerraSAR 数据，利用时序差分干涉测量技术，可以较 好的确定滑坡发生的位置、时间和形变大小，目前对于交通路域滑坡 形变的监测应用较少，而且对于川藏铁路路域植被覆盖量大的情况， 如何提取足够的 PS 点，也是有待研究的问题。

桥梁和隧道属于大型 人工地物，易于PS点的选取，其密度可以达到3000PS/km2通过时 序差分干涉测量技术方法可以提取一定时间内桥隧PS点的累积形变 量、形变速率及进行变化趋势的预测目前该技术已被应用于北京市 桥梁和香港的隧道施工形变监测，监测到部分桥梁18 个月的累积形 变达到30mm桥隧的形变监测需要获取局部的精细形变信息，随着 雷达卫星干涉能力的提髙和影像模式的改进，雷达干涉技术将在桥隧 监测中得到更为广泛的应用3. 地铁沿线地表沉降监测随着我国地铁建设的迅速发展，对地下空间的开挖深度不断加深 由此引起的地面沉降对工程线路上方及周边的建筑物等带来了一定 的影响利用时序差分雷达干涉测量技术对地铁沿线的地表沉降进行 监测，精度高、覆盖范围广、获取周期短，可以对城市所有地铁线路 进行全覆盖高时效的毫米级高精度监测，获取重点沉降区域的沉降量 和沉降速度，及时发现和排查隐患点，保证地铁运行的安全和降低沉 降所带来的危害使用 TerraSAR 数据进行上海地铁沉降监测，发现 的沉降严重区域与已发生事故的地点相吻合，也验证了该方法的有效 性4. 高铁沿线形变监测“十二五”期间，我国高速铁路运营里程达到1.9 万公里，占全 世界 60%以上，居世界第1位。

高速铁路对轨道的平顺性及线下构筑 物的稳定性有严格的要求，利用时序差分雷达干涉测量技术可以得到 在较长时间范围内的高铁纵断面方向沉降速率及沿线沉降速率，总结 形变规律及形变点的空间分布特征，对高铁线路进行安全等级评估等 通过监测结果可以给出安全预警及锁定人工重点排查区域，为高铁安 全运营提供保障5. 机场形变监测随着我国航空交通的发展，国内机场的数量和规模都在不断增加 机场作为大型的人工地物，其建设和运营中对地下的开采和利用，必 然会带来地面的沉降，同时机场航站楼建筑经过长时间的运营，也会 产生形变，带来一定的安全隐患利用时序差分雷达干涉测量技术对 首都机场 T1、T2 和 T3 航站楼的地面沉降进行监测，发现从 2003 年 到2009年T1和T2航站楼有下降趋势,3航站楼有上升趋势另外， 利用该技术通过航站楼大量 PS 点的选取，也可以监测建筑物的形变 信息这些研究都印证了雷达干涉测量技术是机场沉降和形变监测的 有效手段6. 港口形变监测因为地质条件、围海造田、油气开采等原因，港口地面及设施都 存在一定的沉降现象港口地面及设施的沉降观测，对港口工程的规 划设计和施工运营具有重要意义。

以往对港口的沉降多采用人工水准 测量的方法，耗费大量的人力物力利用雷达干涉测量技术，可以长 期有效的对港口沉降进行及时的观测，分析各形变点的累积形变量、 形变速率，找到港口的重点形变区域，排查隐患通过其他环境参数 与形变的相关性分析，寻找形变的原因，及时做好防护和改善措施， 为港口的安全稳定运营提供信息支持7. 内河航道堤坝形变监测库容水重力、渗透作用和堤坝的自身重力都会造成堤坝的微小形 变，当形变累积量变大时，就会对堤坝的稳定性造成破坏，因此，堤 坝变形监测是保障航道和水库安全的重要工作内容传统的观测方法 需要在堤坝布设观测点，耗时耗力且观测点密度很难达到要求针对 堤坝 PS 点较少的特点，可以通过在堤坝布设人工角反射器和将 PS-InSAR 和 QPS 技术相结合的方法，有效的提取水库堤坝、河道 T 字型坝和 U 字型坝等水工建筑物的位移和形变信息。