賀曉陽(yáng) 趙盟 程存付

摘 要：小基線(xiàn)集作為新的INSAR時(shí)序分析技術(shù)，可有效降低時(shí)間和空間基線(xiàn)失相干影響，具有數(shù)量要求低，數(shù)量利用率高，DEM精度要求較低等特點(diǎn)。本文利用15期哨兵1號(hào)SAR數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)了鶴壁市2015年11月至2016年11月地表形變狀況，反演了形變速率、累積形變等參數(shù)，為礦業(yè)城市區(qū)域性地面沉降防治提供了科學(xué)、有效的手段。

關(guān)鍵詞：小基線(xiàn)集；哨兵1號(hào)；礦區(qū)；監(jiān)測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào)：P227 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）19-0097-02

Application of SBAS-INSAR Technology in Surface

Deformation Monitoring of Mining Area

HE Xiaoyang1 ZHAO Meng1 CHENG Cunfu2

（1.Henan Institute of Surveying and Mapping，Zhengzhou Henan 450003；

2. Linzhou Bureau of land and resources，Linzhou Henan 456550）

Abstract： As a new time series analysis technique for InSAR， the SBAS-INSAR technology can effectively reduce the time and spatial baseline irregularity effect， which has the characteristics of low quantity requirement， high quantity utilization rate and low DEM precision requirement. This paper used 15 issue of sentinel 1 SAR data， monitoring of hebi city in November 2015 to November 2016 surface deformation condition， the inversion of the deformation rate， cumulative deformation parameters， such as for the mining cities regional land subsidence control provides a scientific and effective method.

Keywords： small baseline set；sentinel 1；mining area；monitoring

在礦業(yè)城市，利用新型監(jiān)測(cè)技術(shù)和手段監(jiān)測(cè)大范圍礦區(qū)地表沉降，實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)采誘發(fā)地表形變的有效監(jiān)管和管理，對(duì)保證礦區(qū)的可持續(xù)發(fā)展具有非常關(guān)鍵的作用[1，2]?！度珖?guó)地面沉降防治規(guī)劃（2011—2020年）》指出，常規(guī)地面沉降監(jiān)測(cè)手段難以滿(mǎn)足防災(zāi)減災(zāi)的需求，亟待增強(qiáng)地面沉降防治科學(xué)的研究與其支撐體系的建設(shè)，以提高地面沉降防治的水平。本文利用時(shí)序INSAR小基線(xiàn)集技術(shù)（SBAS-INSAR）[3-5]，對(duì)采礦區(qū)地表沉降狀況進(jìn)行連續(xù)性監(jiān)測(cè)，可以獲取礦區(qū)地表不同時(shí)期內(nèi)的緩慢形變量、累積形變量及形變監(jiān)測(cè)速率等，得到更為精準(zhǔn)的監(jiān)測(cè)結(jié)果，有利于為地質(zhì)減災(zāi)防災(zāi)、城市規(guī)劃等提供有力的技術(shù)支撐。

1 小基線(xiàn)集技術(shù)基本原理及流程

小基線(xiàn)集技術(shù)利用短時(shí)空基線(xiàn)的SAR數(shù)據(jù)集進(jìn)行相互組合，充分提高了數(shù)據(jù)利用率，有效保證了干涉圖質(zhì)量，一定程度上抑制了噪聲相位的影響，確保了地表形變監(jiān)測(cè)的有效性和準(zhǔn)確性，降低了區(qū)域性地表形變監(jiān)測(cè)成本，具有良好的應(yīng)用前景。

1.1 基本原理

小基線(xiàn)集技術(shù)是通過(guò)同監(jiān)測(cè)區(qū)域不同時(shí)期的序列N幅SAR數(shù)據(jù)按時(shí)空基線(xiàn)組合，形成多個(gè)短時(shí)間基線(xiàn)和短空間基線(xiàn)的小基線(xiàn)集，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行干涉處理，獲取M個(gè)干涉圖子集（M滿(mǎn)足[N/21.2 技術(shù)流程

小基線(xiàn)集技術(shù)獲取地表形變步驟可主要分為：SAR數(shù)據(jù)集預(yù)處理，SAR數(shù)據(jù)集組合、建立連接，生成干涉圖集，軌道精煉和重去平，一次反演，二次反演，地理編碼和時(shí)序分析。

2 小基線(xiàn)集技術(shù)監(jiān)測(cè)地表形變

2.1 試驗(yàn)區(qū)概況

文中試驗(yàn)區(qū)地理坐標(biāo)范圍為113°59′～114°45′E、35°26′～36°02′N(xiāo)，覆蓋整個(gè)鶴壁市，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)鶴山區(qū)和山城區(qū)因采礦引起的地表沉降。

2.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)及預(yù)處理

本文選取2015年11月20日至2016年11月26日，共15期具有短時(shí)空基線(xiàn)的哨兵1號(hào)SAR影像作為監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)源，DEM采用30m的SRTM數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)獲取時(shí)間及時(shí)空基線(xiàn)見(jiàn)表1。

由表1可知，選取的SAR數(shù)據(jù)時(shí)間基線(xiàn)和空間基線(xiàn)較?。ㄟh(yuǎn)小于臨界值），非常適合小基線(xiàn)集技術(shù)的開(kāi)展。

預(yù)處理包括SAR影像裁剪、影像配準(zhǔn)及主影像選取。

2.3 小基線(xiàn)集技術(shù)監(jiān)測(cè)結(jié)果

利用小基線(xiàn)集技術(shù)對(duì)經(jīng)裁剪、配準(zhǔn)后的12期SAR數(shù)據(jù)集進(jìn)行處理，并通過(guò)設(shè)定時(shí)間基線(xiàn)和空間基線(xiàn)閾值，確保每一幅影像至少與5幅建立有連接，這樣組合出78個(gè)干涉像對(duì)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行干涉處理，得到干涉圖集，檢查獲取的干涉圖集，剔除干涉圖質(zhì)量差的連接。經(jīng)軌道精煉和沖去平后，進(jìn)行第一次反演，根據(jù)高相干點(diǎn)相位，建立形變速率和高程誤差改正方程，利用SVD法解算平均形變速率和高程改正值，然后進(jìn)行二次反演，消除大氣相位，得到累積時(shí)序形變量。

在高相干性的區(qū)域，選擇4個(gè)具有代表性的點(diǎn)，進(jìn)行時(shí)序分析，結(jié)果如圖1所示。

從圖1可以看出，所選點(diǎn)均呈漏斗狀下沉，變化趨勢(shì)相一致。最大累積沉降量可超過(guò)50mm，沉降速率最大為75mm/a，沉降漏斗邊緣累積沉降量在10mm左右。點(diǎn)的沉降量在3至4月及10至11月呈非線(xiàn)性變化，這可能與雨水灌注或大氣殘余相位有關(guān)。

3 結(jié)語(yǔ)

小基線(xiàn)集技術(shù)在大范圍時(shí)序地表形變監(jiān)測(cè)方面應(yīng)用效果顯著，所需數(shù)據(jù)量少，受DEM精度影響小，去大氣相位效果較為理想，監(jiān)測(cè)結(jié)果可靠性高，并且技術(shù)實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)便，可有效降低大范圍區(qū)域性地表形變監(jiān)測(cè)成本，可為地面沉降防治提供科學(xué)、高效的技術(shù)手段。

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