西藏自治区贡觉县雄松乡至沙东乡金沙江流域作为川藏铁路的必经河流,地形崎岖、地质灾害隐患点多,亟需对该地区隐患点进行全方位的识别。首先,选取61景哨兵一号(Sentinel-1)升轨影像、53景Sentinel-1降轨影像和7景陆地观测技术卫星2号(a...西藏自治区贡觉县雄松乡至沙东乡金沙江流域作为川藏铁路的必经河流,地形崎岖、地质灾害隐患点多,亟需对该地区隐患点进行全方位的识别。首先,选取61景哨兵一号(Sentinel-1)升轨影像、53景Sentinel-1降轨影像和7景陆地观测技术卫星2号(advanced land observing satellite 2,ALOS-2)升轨影像对研究区域进行滑坡探测与监测。然后,利用合成孔径雷达(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)通用型大气改正在线服务(generic atmospheric correction online service for InSAR,GACOS)辅助干涉影像堆叠技术(InSAR Stacking)的方法,获取研究区域雷达视线(line of sight,LOS)方向的InSAR年形变平均速率图,并结合3个轨道的结果提取出沿坡向和垂直滑坡向的平均速率图。最后,与LiCSBAS时间序列分析包的结果进行比较,发现两者具有高度一致性,LOS向年形变速率图像的相关系数在0.92以上,沿坡向和沿垂直滑坡向年形变速率的相关系数在0.85以上,证明了GACOS辅助下InSAR Stacking结果的可靠性。此外,还发现研究区域内沿坡向最大年形变速率为-163 mm/a;结合InSAR形变结果与光学遥感影像解译,可将该滑坡群分为A~G 7个区域进行实时监测。展开更多
The tremendous development of Synthetic Aperture Radar(SAR)missions in recent years facilitates the study of smaller amplitude ground deformation over greater spatial scales using longer time series.However,this poses...The tremendous development of Synthetic Aperture Radar(SAR)missions in recent years facilitates the study of smaller amplitude ground deformation over greater spatial scales using longer time series.However,this poses greater challenges for correcting atmospheric effects due to the wider coverage of SAR imagery than ever.Previous attempts have used observations from Global Positioning System(GPS)and Numerical Weather Models(NWMs)to separate atmospheric delays,but they are limited by(1)The availability(and distribution)of GPS stations;(2)The low spatial resolution of NWM;And(3)The difficulties in quantifying their performance.To overcome these limitations,we have developed the Generic Atmospheric Correction Online Service for InSAR(GACOS)which utilizes the high-resolution European Centre for Medium-Range Weather Forecasts(ECMWF)products using an Iterative Tropospheric Decomposition(ITD)model.This enables the reduction of the coupling effects of the troposphere turbulence and stratification and hence achieves equivalent performances over flat and mountainous terrains.GACOS comprises a range of notable features:(1)Global coverage;(2)All-weather,all-time usability;(3)Available with a maximum of two-day latency;And(4)Indicators available to assess the model’s performance and feasibility.In this paper,we demonstrate some successful applications of the GACOS online service to a variety of geophysical studies.展开更多
煤炭是我国能源安全的保障和压舱石。煤矿过度开采,会导致矿区地表形成沉降漏斗、塌陷坑、地裂缝及滑坡等地质灾害。新疆某矿区长期开采,导致矿区地表出现严重地表形变,严重影响矿区安全生产和区域可持续发展。因此,采用有效方法监测矿...煤炭是我国能源安全的保障和压舱石。煤矿过度开采,会导致矿区地表形成沉降漏斗、塌陷坑、地裂缝及滑坡等地质灾害。新疆某矿区长期开采,导致矿区地表出现严重地表形变,严重影响矿区安全生产和区域可持续发展。因此,采用有效方法监测矿区地表形变,对矿区灾害预警及治理具重要意义。为进一步研究分析矿区地表形变特征和时空演化规律,选取2017年1月23日至2022年12月23日共178景Sentinel-1A升轨雷达影像数据,利用SBAS-InSAR技术实测矿区2017—2022年地表形变信息,引入GACOS(generic atmospheric correction online service for InSAR)数据去除大气误差影响。基于此,对矿区地表形变空间分布特征、时空演化规律及地表形变驱动因素进行分析。结果表明:(1)整个监测期间,研究区地表形变以沉降为主,地面沉降分布较广,局部沉降明显;(2)地面沉降基本沿矿区开采走向,形成3条主要沉降条带。矿区2017—2022年最大平均沉降速率约118mm/a,2017年至2022年最大累计沉降量约580 mm,部分区域因形变速率过大出现失相干;(3)研究矿区仍在开采,地面沉降呈持续增加趋势。据沉降趋势推断,矿区需较长时间地表形变才可实现相对稳定;(4)研究矿区地表形变主要由煤矿开采造成,矿区地质构造与降水等是影响矿区地表变形的重要因素。研究证明,引入GACOS数据辅助的SBAS-InSAR技术进行煤矿区沉降监测,为矿区安全监测提供了新的技术方法。展开更多
时序分析是合成孔径雷达干涉测量(InSAR)的一项关键技术,它被广泛应用于监测广阔地区的地表缓慢形变。这种方法能够提供大范围、大面积的形变监测。其中,StaMPS PS方法凭借适用范围广、开源等优点,受到众多学者的使用。但在时序InSAR中...时序分析是合成孔径雷达干涉测量(InSAR)的一项关键技术,它被广泛应用于监测广阔地区的地表缓慢形变。这种方法能够提供大范围、大面积的形变监测。其中,StaMPS PS方法凭借适用范围广、开源等优点,受到众多学者的使用。但在时序InSAR中,对流层延迟相位会导致形变监测精度的降低,因此,以合肥市为研究区域,分析了经验模型线性改正、GACOS(generic atmospheric correction online service for InSAR)改正和欧洲中期天气预报中心(ECMWF)最新发布的ERA5数据集改正,并对比这3种方法在时序InSAR反演形变速率中的改正效果。通过计算得到研究区的标准差,进行比较分析和验证。其中线性改正、ERA5和GACOS改正后的标准差分别降低了21.71%、16.14%、10.38%。对于合肥区域,这3种方法均可减弱对流层延迟的影响,且精度都有所提高,其中线性改正效果最好,适用性更高,ERA5和GACOS受天气以及地面监测点密度等影响,在该区域改正效果较差。展开更多
合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)的时序分析是监测大面积地表缓慢形变的重要手段,但对流层延迟相位大大影响了形变监测的精度。以青藏高原西北缘为研究区域,分析了经验模型线性改正、通用型InSA...合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)的时序分析是监测大面积地表缓慢形变的重要手段,但对流层延迟相位大大影响了形变监测的精度。以青藏高原西北缘为研究区域,分析了经验模型线性改正、通用型InSAR大气校正在线服务(generic atmospheric correction online service for InSAR,GACOS)改正和欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)最新发布的ERA5(ECMWF reanalysis v5)数据集改正3种方法在时序InSAR反演形变速率中的改正效果。通过掩模技术计算非形变区的速率标准差,分析形变速率与地形的相关性,并与GPS数据进行比较分析后发现,自西向东的3个研究区域76.5°E~79.7°E(D136)、80.5°E~83.7°E(D165)、84.9°E~88.1°E(D19)范围内,其线性改正后标准差分别降低了41.05%、59.21%、25.13%,而GACOS改正后标准差分别降低了38.76%、55.97%、30.73%,ERA5改正后其标准差分别降低了10.05%、30.11%、20.15%。此外,InSAR与GPS站视线向形变速率比较显示线性改正、GACOS改正与ERA5改正后3个研究区域内其均方根误差分别降低了46.07%、51.28%和35.51%。对于青藏高原西北缘,3种方法均可削弱对流层延迟效应,其中线性改正和GACOS改正的效果好,适用性更高,ERA5受地面监测站点密度影响,在该区域改正效果稍差。展开更多
文摘西藏自治区贡觉县雄松乡至沙东乡金沙江流域作为川藏铁路的必经河流,地形崎岖、地质灾害隐患点多,亟需对该地区隐患点进行全方位的识别。首先,选取61景哨兵一号(Sentinel-1)升轨影像、53景Sentinel-1降轨影像和7景陆地观测技术卫星2号(advanced land observing satellite 2,ALOS-2)升轨影像对研究区域进行滑坡探测与监测。然后,利用合成孔径雷达(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)通用型大气改正在线服务(generic atmospheric correction online service for InSAR,GACOS)辅助干涉影像堆叠技术(InSAR Stacking)的方法,获取研究区域雷达视线(line of sight,LOS)方向的InSAR年形变平均速率图,并结合3个轨道的结果提取出沿坡向和垂直滑坡向的平均速率图。最后,与LiCSBAS时间序列分析包的结果进行比较,发现两者具有高度一致性,LOS向年形变速率图像的相关系数在0.92以上,沿坡向和沿垂直滑坡向年形变速率的相关系数在0.85以上,证明了GACOS辅助下InSAR Stacking结果的可靠性。此外,还发现研究区域内沿坡向最大年形变速率为-163 mm/a;结合InSAR形变结果与光学遥感影像解译,可将该滑坡群分为A~G 7个区域进行实时监测。
基金National Natural Science Foundation of China(No.41941019)Fundamental Research Funds for the Central Universities(Nos.300102260301/087,300102260404/087)。
文摘The tremendous development of Synthetic Aperture Radar(SAR)missions in recent years facilitates the study of smaller amplitude ground deformation over greater spatial scales using longer time series.However,this poses greater challenges for correcting atmospheric effects due to the wider coverage of SAR imagery than ever.Previous attempts have used observations from Global Positioning System(GPS)and Numerical Weather Models(NWMs)to separate atmospheric delays,but they are limited by(1)The availability(and distribution)of GPS stations;(2)The low spatial resolution of NWM;And(3)The difficulties in quantifying their performance.To overcome these limitations,we have developed the Generic Atmospheric Correction Online Service for InSAR(GACOS)which utilizes the high-resolution European Centre for Medium-Range Weather Forecasts(ECMWF)products using an Iterative Tropospheric Decomposition(ITD)model.This enables the reduction of the coupling effects of the troposphere turbulence and stratification and hence achieves equivalent performances over flat and mountainous terrains.GACOS comprises a range of notable features:(1)Global coverage;(2)All-weather,all-time usability;(3)Available with a maximum of two-day latency;And(4)Indicators available to assess the model’s performance and feasibility.In this paper,we demonstrate some successful applications of the GACOS online service to a variety of geophysical studies.
文摘煤炭是我国能源安全的保障和压舱石。煤矿过度开采,会导致矿区地表形成沉降漏斗、塌陷坑、地裂缝及滑坡等地质灾害。新疆某矿区长期开采,导致矿区地表出现严重地表形变,严重影响矿区安全生产和区域可持续发展。因此,采用有效方法监测矿区地表形变,对矿区灾害预警及治理具重要意义。为进一步研究分析矿区地表形变特征和时空演化规律,选取2017年1月23日至2022年12月23日共178景Sentinel-1A升轨雷达影像数据,利用SBAS-InSAR技术实测矿区2017—2022年地表形变信息,引入GACOS(generic atmospheric correction online service for InSAR)数据去除大气误差影响。基于此,对矿区地表形变空间分布特征、时空演化规律及地表形变驱动因素进行分析。结果表明:(1)整个监测期间,研究区地表形变以沉降为主,地面沉降分布较广,局部沉降明显;(2)地面沉降基本沿矿区开采走向,形成3条主要沉降条带。矿区2017—2022年最大平均沉降速率约118mm/a,2017年至2022年最大累计沉降量约580 mm,部分区域因形变速率过大出现失相干;(3)研究矿区仍在开采,地面沉降呈持续增加趋势。据沉降趋势推断,矿区需较长时间地表形变才可实现相对稳定;(4)研究矿区地表形变主要由煤矿开采造成,矿区地质构造与降水等是影响矿区地表变形的重要因素。研究证明,引入GACOS数据辅助的SBAS-InSAR技术进行煤矿区沉降监测,为矿区安全监测提供了新的技术方法。
文摘时序分析是合成孔径雷达干涉测量(InSAR)的一项关键技术,它被广泛应用于监测广阔地区的地表缓慢形变。这种方法能够提供大范围、大面积的形变监测。其中,StaMPS PS方法凭借适用范围广、开源等优点,受到众多学者的使用。但在时序InSAR中,对流层延迟相位会导致形变监测精度的降低,因此,以合肥市为研究区域,分析了经验模型线性改正、GACOS(generic atmospheric correction online service for InSAR)改正和欧洲中期天气预报中心(ECMWF)最新发布的ERA5数据集改正,并对比这3种方法在时序InSAR反演形变速率中的改正效果。通过计算得到研究区的标准差,进行比较分析和验证。其中线性改正、ERA5和GACOS改正后的标准差分别降低了21.71%、16.14%、10.38%。对于合肥区域,这3种方法均可减弱对流层延迟的影响,且精度都有所提高,其中线性改正效果最好,适用性更高,ERA5和GACOS受天气以及地面监测点密度等影响,在该区域改正效果较差。
文摘合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)的时序分析是监测大面积地表缓慢形变的重要手段,但对流层延迟相位大大影响了形变监测的精度。以青藏高原西北缘为研究区域,分析了经验模型线性改正、通用型InSAR大气校正在线服务(generic atmospheric correction online service for InSAR,GACOS)改正和欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)最新发布的ERA5(ECMWF reanalysis v5)数据集改正3种方法在时序InSAR反演形变速率中的改正效果。通过掩模技术计算非形变区的速率标准差,分析形变速率与地形的相关性,并与GPS数据进行比较分析后发现,自西向东的3个研究区域76.5°E~79.7°E(D136)、80.5°E~83.7°E(D165)、84.9°E~88.1°E(D19)范围内,其线性改正后标准差分别降低了41.05%、59.21%、25.13%,而GACOS改正后标准差分别降低了38.76%、55.97%、30.73%,ERA5改正后其标准差分别降低了10.05%、30.11%、20.15%。此外,InSAR与GPS站视线向形变速率比较显示线性改正、GACOS改正与ERA5改正后3个研究区域内其均方根误差分别降低了46.07%、51.28%和35.51%。对于青藏高原西北缘,3种方法均可削弱对流层延迟效应,其中线性改正和GACOS改正的效果好,适用性更高,ERA5受地面监测站点密度影响,在该区域改正效果稍差。
