最新用于地质灾害详查的新方法，解决变形分析问题，仅供大家学习参考。

利用InSAR技术开展地质灾害监测的工作流程主要包括技术设计、数据获取、数据处理、精度 评估、质量控制、结果分析、成果编制与提交七部分

4.3.1.1应分析地质灾害特征和监测条件，比较各种变形监测方法的优缺点，充分了解InSAR技 术对拟监测对象的适用性，提出采用InSAR技术的依据，参考附录A。 4.3.1.2应根据地质条件及SAR数据源，在工作之初明确地质灾害InSAR监测拟获取的变形信 息（如：覆盖区域、变形量、位移方向、变形范围、变形速率等）、达到的精度、成果的表达形式、最终要 解决的问题等，使其与工作目标、数据条件和成本相匹配

项目管理和论文T/CAGHP0132018

4.3.2.1应收集监测区SAR数据存档信息，监测区在轨SAR数据参数、在轨状况和编程定制规 则，监测区光学遥感图像，监测区域数字地形图和DEM。 4,3.2.2应搜集监测区地质灾害调查和已有监测成果资料，监测区地层岩性与活动断裂，监测区及 周边的地震、降水、人类工程活动情况等资料、

4.3.3地质背量分析

4.3.3.1.应根据搜集到的各类资料，分析地质灾害形成条件和SAR成像特点，为InSAR监测数据 选取、处理方法、参数确定和监测结果地质分析提供参考依据。 4.3.3.2地质背景分析应考虑地质灾害的类型、时空发育特征、发育阶段、灾害发生的时间段、灾售 体的变形梯度、地形、植被、气候、地层岩性、地震和活动构造、SAR数据干涉条件、人类工程活动等 因素

4.3.4技术设计书编写

4.3.4.1开展地质灾害InSAR监测之前，应编制独立的技术设计书。

a) 任务来源及目的、意义。 b) 监测区地质背景及InSAR技术适用性分析。 c) SAR数据选择及数据处理方法。 d) 监测数据精度要求与质量控制措施。 e) 监测结果验证方式和方法。 1) 地质灾害区域发育规律和地质稳定性分析方法。 g) 人员组成、任务分工及工作进度安排。 h) 预期提交成果。 iD 成果资料检查验收方案。 j2 监测工作部署图。

4.4.1InSAR 监测类型及对应的数据要求

InSAR监测精度按从低到高可分为4个级别，与之对应的SAR数据空间分辨率、数据类型、数 据量及精度宜满足下列规定： a）灾害集中区发现（Discovety)：分辨率优于40.0m，以扫描模式SAR(ScanSAR）数据模式或 递进地形扫描SAR（TOPSAR）数据模式为主，所需景数不少于2景，分米级至米级精度。 b）灾害空间分布探测（Detection）：分辨率优于20.0m，以条带模式（Strip）为主，所需景数不 少于2景，厘米级至分米级精度。 C 灾害变形规律识别（Recognition）：分辨率优于15.0m，以聚束模式（Spot）和条带模式 (Strip）为主，所需景数不少于8景/a，毫米级精度。 d）灾害发育特征确认（Identification）：分辨率优于5.0m，以凝视模式（StaringSpot)和聚束模

式（Spo0）为主，所需景数不少于20景/a，总数不少于40量，亚毫米级精度

4.4.2SAR数据选取基本原则

4.4.2.1应根据监测目的和监测对象特点，结合监测区SAR数据接收情况，获取存档数据，编程定 制工作周期内的SAR数据，现有可供选择的主要星载数据源详见附录C。 4.4.2.2SAR数据选择具体考虑的因素有：灾害体变形量值、位移方向、地表变化、地形坡度、空间 范围、时序特征以及所需监测精度、监测时间长度和监测模式等。 4.4.2.3应根据监测区内最大变形量和变形梯度公式（1)换算工作区内所需SAR数据的数量、数 据幅宽、波长、重访周期、分辨率、成像模式（聚束、条带、扫描）等参数。

式中： d——相邻监测点间年最大变形量； Nr—雷达在一年内最大的重复次数 入一雷达波长

入一雷达波长。 4.4.2.4当区内最大变形量超过理论最大变形梯度时，可考虑更换数据类型，采用增大雷达波长 缩短重访周期、增加像元空间分辨率等方式。 4.4.2.5当预订顺轨方向同一期的SAR数据2景及以上时，宜选择长条带数据：如果按照单景定 制，同期相邻两景影像重叠度应超过15%影像长度，跨轨数据相邻两景影像间重叠度应超过15%影 像幅宽。 4.4.2.6生成优于10mm监测精度成果，SAR数据量宜不少于8景/a：生成非线性变形监测成果 数据量宜不少于16景/a。 4.4.2.7以1：10万比例尺图件表达InSAR变形成果宜采用分辨率优于15m的SAR数据，以 125万比例尺图件表达InSAR变形成果宜采用分辨率优于30m的SAR数据。 4.4.2.8雷达波入射角的选择，以雷达视线向与最大位移方向夹角最小为优，尽量避免山体阴影 叠掩、透视收缩等成像扭曲现象。 4.4.2.9首选同极SAR数据.次选交叉极化SAR数据

9首选同极化SAR数据，次选交叉极化SAI

4.4.3辅助数据选择

T/CAGHP0132018

或几种，应满足： 首选SAR强度影像作为中等比例尺成果底图，以不小于1：10万比例尺表达成果时宜选 用高分辨率的光学遥感影像作为底图。 b）光学影像数据宜选用云层覆盖量小于20%、数据缺失不超过5%，且辐射校正后的数据。

.6.1.1数据处理结果精度的内符合评估宜采

变形量或变形速率直方图。 b) 空间分布状态。 c) 空间离群值查找。 半变异函数/协方差分析。 e) 变形年速率中误差的大小。 f) 将不同SAR数据、不同处理方法的结果投影到同一方向进行交叉检验。 6.1.2各灾种InSAR数据处理结果的内符合精度应符合附录D的要求

术规定（DD2015—01）

4.7. 1质量过程控制

质量控制应贯穿地质灾害InSAR监测工作全过程，包括下列内容： 地质灾害InSAR监测方案设计审查。 b) 数据处理过程文件汇交备查。 c) 数据处理结果精度评估。 d) 地质分析结果野外抽查。 e）地质灾害InSAR监测成果评审

4.7.2数据处理质量控制

4.8.1区域地质灾害及单个灾害体InSAR监测结果应与地质调查、测绘和勘查成果对比分析，进 行可靠性验证。 4.8.2应根据地质灾害的位置、规模、影响因素、灾害前兆、灾害区的工程地质和水文地质条件以及 稳定性验算结果等综合判定，并分析发展趋势和危害程度。 4.8.3综合分析的要素宜包括区域地质灾害的发育分布、活动构造、地层岩性、地形坡度和坡向、浅 表层地下水分布和开来情况、工程活动等。 4.8.4综合分析方法宜采用彩色谊染、动态显示、空间分析、剖面线分析、等值线分析、变形面积统 计等技术。 4.8.5监测结果分析过程中应注意：InSAR位移速率主要反映垂直变形及部分近东西向变形，对南 北向变形不敏感，大气与轨道误差导致的趋势性变形误差，勿与构造变形误差混淆，

R监测工作结束后，应编制专门的成果报告和

T/CAGHP0132018

2InSAR监测成果应包括报告、图件、数据等

5InSAR技术作业流程及要求

SAR技不的选择应根据盗 率、技术复杂程度等因素综合确定，可参照附录E

5. 1.2数据预处理

5.1.2.1主影像选择和影像组合

InSAR数据处理基本流

在满足空间基线和时间基线要求的前提下，SAR主影像的选择及影像组合生成像对的步骤应 符合如下规定： a）计算所有影像像对的时间和空间基线，生成时间和空间基线分布图。 b）选择设计工作周期内空间基线

5.1.2.2影像配准和表

已组合好的像对·根据王影像进行配 下规定： a）选择配准算法，设置配准参数，对每个像对进行配准计算。 b）主，辅影像配准时要求方位向和距离向误差均小于0.25个像元，且计算配准多项式的同名

点应在整景影像上均匀分布。 C）所有配准影像裁剪后的公共区域应大于或等 没计的监测工作范围，如有缺失应及时补充数 d）选择配准影像中的公共区域化

5.1.2.3DEM与SAR影像配准和裁剪

将DEM与选好的主影像进行配准，并将DEM范围裁剪成与主影像范围一致，具体步骤应符合 如下规定： a 应对DEM采样成与主影像一致的分辨率。 b） 将DEM与主影像进行配准，配准精度应优于0.5个像元。 依据配准关系式，计算生成DEM坐标系到SAR影像坐标系的转换查找表。 依据转换查找表，利用多项式拟合算法，将DEM转换到SAR影像坐标系，生成影像坐标系 下的DEM

5.1.2.4干涉相位计算

对已配准主、辅影像进行前置滤波，并计算生成干涉图，具体步骤应符合如下规定： a）前置滤波。在频率域，截取主、辅影像的公共频带进行前置滤波，生成滤波后的主、辅影像。 b）干涉相位计算。对已经过前置滤波的主、辅影像像元对进行复共轭相乘，生成干涉相位值， 逐像元计算生成王涉图

5.1. 2.5 相干系数计算

依据相干系数计算公式，对经过滤波的主、辅影像差分干涉像元，选择窗口大小，逐像元计 系数，生成相干图

5. 1. 3 差分干涉计算

5.1.3.1平地与地形相位去除

依据空间基线参数和地球球 ：利用配准后的DEM，计算地形相位 涉相位中去除平地和地形相位，生成 成美分干涉

5.1.3.2差分于涉图滤波

5.1.3.3相位解缩

对相位缠绕的差分干涉图进行解缠，具体步骤应符合如下规定： a）宜采用空间域二维相位解缠方法，主要包括枝切法、最小费用流法等。 b 干涉图整体相干性较低时，宜采用基于不规则格网的最小费用流法，依据相干图对相干系 数大于0.4的像元进行相位解缠。 C) 干涉图整体相干性较高时，宜采用枝切法进行相位解缠。对于不连续的“孤岛”区域，可采 用手动连接方式设定枝切线，连接解缠区域 d) 目视检查解缠结果质量，解缠后相位图的幅度值是否连续、有无跳变存在；无解缠结果区 域是否为低相干区域，水体、阴影区、叠掩区等不合理地区是否在计算差分干涉步骤中被掩 膜，且不被计算。

5.2.2.3DEM与主影像配准和裁剪，将DEM与主影像进行配准，并将DEM范围裁剪成与主影

5.2.2.5PS点目标选取

对时间序列干涉图集的像元进行PS点目标筛选。具体步骤应符合如下规定： a PS点目标识别。SAR数据PS点目标的识别宜采用幅度离差指数法、信噪比法等方法， 结合监测区地物类型，宜选择一种或多种方法，以提高PS点目标识别的准确性。 6 PS点目标干涉相位序列生成。将满足上述条件要求的点目标从干涉图集中提取出来，生 成PS点目标的干涉相位序列

5.2.3差分干涉计算

2.3.1平地和地形相位去除。对由PS点目标组成的干涉图，进行平地和地形相位的去除，具体 步骤应符合5.1.3.1的规定。 2.3.2空间基线改正。目视检查每景差分干涉图，若含有残余干涉条纹超过半个波长，计算空间 基线残余相位并去除。具体步骤应符合下列规定： a)5 利用二次曲面模型对差分干涉图进行空间基线粗估计，得到空间基线的粗估计相位：再利 用差分干涉图中差分相位减去粗估计相位，得到残余相位。 b 利用快速傅立叶变换对残余相位进行估计，得到残余基线相位。 将步骤a）中空间基线粗估计相位加上步骤b）中的残余基线相位，得到改正的空间基线 相位。 d）利用改正的空间基线相位，对5.2.3.1中的平地相位去除残余平地相位，计算得到改正后 的平地相位和于涉图集

5.2.4时间/空间域变形估算

c）对所有配准好的干涉像对，按时间和空间基线限制条件，选择像对组合。逐像元计算干涉 相位，生成时间序列干涉图集。 5.3.2.3将DEM与配准参考影像进行配准，将DEM范围裁剪成与配准参考影像一致区域。具体 步骤应符合5.1.2.3的规定。 5.3.2.4将所有主、辅影像前置滤波，计算干涉相位，生成干涉图。具体步骤见5.1.2.4。 5.3.2.5相干系数计算。具体步骤见5.1.2.5 5.3.2.6相干点目标选取。对时间序列干涉图集的像元进行相干点目标的筛选，具体步骤应符合 下列规定： a) 相干点目标选取：相千点目标的识别可采用5.2.2.5中的PS点目标筛选方法，也可根据 时间序列相干系数统计值选取。 b) 相干点目标干涉相位序列生成。将满足上述条件要求的辅影像与主影像进行相位干涉处 理，提取相干点目标的干涉相位序列图

5.3.3差分于涉计算

5.3.3.1平地和地形相位去除的具体步骤应符合5.1.3.1的规定 5.3.3.2差分干涉图滤波的具体步骤应符合5.1.3.2的规定。 5.3.3.3相位解缠的具体步骤应符合5.1.3.3的规定。

5.3.4时间/空间域变形估算

对干涉图的差分干涉相位应进行时间域的线性变形相位估计，如有特殊要求，还应进行非线性 变形相位估计，去除大气、噪声等残余相位，得到点目标的时间序列变形相位。计算步骤应符合下列 规定： a) 相邻点间参数估计方法应符合5.2.4a）的规定。 b) 线性变形相位和残余高程计算方法应符合5.2.4b）的规定。 c 残余相位低通滤波。从差分干涉相位中减去步骤a）中两项相位分量后得到残余相位，对残 余相位进行空间域低通滤波得到滤波后的残余相位。 d) 奇异值分解处理。根据短基线像对组合关系，对步骤b）得到的滤波后残余相位进行奇异 值分解（SVD)处理，求解每个影像对应时刻的大气相位和非线性变形相位， e) 大气相位和非线性变形相位计算。对奇异值分解得到的大气相位和非线性变形相位进行 空间域高通滤波，得到大气相位，并对滤波后的相位序列进行时域低通滤波，得到非线性变 形相位。 f)时间序列变形相位计算。将步骤b)中线性变形相位和步骤e)中非线性变形相位相加，结合 时间基线参数，得到每个相干点目标的时间序列变形相位

InSAR技术数据处理的基本流程如图4所示。

a）CR基准点应固定在稳定且易长期保护的区域，基座和拉线亦应保持长

T/CAGHP0132018

座加用水泥洗注， 固定。 c）应保证CR的指向和方位长期不变，且拉线和基座应位于同一变形体上

5.4.3CR安装环境要求

a）CR点位应远离大功率无线电发射源和高压输电载，距离分别不小子2G0m和100m，对于 容易产生多路径散射的物体，一般要远于100m。 6） CR点位附近不应有强烈干扰接收卫星信号的物体，并应远离镜面建（构）筑物、正对的坡面 强反射体。 CR应安置在背景反射特性较弱的地方，以便于在SAR影像中提取其位置

5.4.4CR的设计与安装

a) CR在制作时，需根据周围地表的反射特性及雷达入射波长，合理选择制作类型和设计 尺寸。 b) 应根据附录F.3计算雷达后向散射横截面，确定信号反射强度。 C CR有单面形状为等腰直角三角形和正方形两种，宜选择等腰直角三角形CR，边长为1m 的三面角反射器的几何结构和参数参见附录F.1。

CR的制作应符合下列要求： a）为实现高反射性和高反射效率，需要选择表面光滑、导电性好的材料。 b）材料宜选择铝板和镀锌铁皮双层结构，铝板厚度取3mm，外加镀锌铁皮（1mm厚）以保扩 反射面（铝板）边侧加三角角钢加固。

T/CAGHP0132018

c）确保三块金属板之间的相互垂直关系，要求角度加工公差不超过士1° d）CR棱边设置了三个活动关节，通过伸缩杆来调节CR的仰角。 e）在CR项底处设置一漏水孔，使CR不至于积水影响其反射路线。 f 获得最大反射截面（RCS），应符合附录F.3的规定。 名 根据雷达数据轨道信息来调整角反射器的底边方位角，并使角反射器的底边与卫星飞行方 向平行，见附录F.2。 h)J 应注意保证CR在野外可以微调（方位角和仰角方向），并要保证其具有稳固性

5. 5. 1 基本流程

5.5.2.1可采用单视复数或多

T/CAGHP0132018

5.5.2.3宜选取拍摄时间早的SAR数据作为主参考最影像。 5.5.2.4应根据预估的地表变形量和影像分辨率合理设定偏移匹配窗口大小和计算步长

5.5.4.1应将偏移像素值转换成以“米”为单位的距离向变形量、方位向变形量和地表变形量，用于 准确性评估和质量控制 5.5.4.2基于先验知识，判定相干性和准确性达不到质量控制要求的，应重新设定匹配窗口和计算 步长，再次计算。 5.5.4.3对于满足质量控制要求的偏移结

5.6其他InSAR方法

5.7.1.1视线向变形量计算

依据雷达波长参数，将解缠相位换算为视线向（LOS）变形量△r。 5.7.1.2视线向变形量垂直向转换

依据雷达入射角，将LOS变形量Ar转换为垂直向变形量d

0一雷达波人射角（°）

5.7.1.3视线向变形量水平向转换

依据雷达人射角，将LOS变形量△r转换为水平向变形量d

T/CAGHP0132018

可利用DEM产品进行地理编码，具体步骤应符合下列规定： a）利用建立的坐标系查找表，完成监测成果由SAR影像坐标系到大地坐标系的变换，即对监 测成果变形量进行地理编码。 b）集合所有地理编码后的点目标，将变形量的时间单位换算成年，生成年度变形速率，逐像元 计算生成地质灾害体速率图。

广场标准规范范本5.7.3变形速率基准修正

地理编码后点目标的灾害体变形速率应利用GPS、全站仪、水准等地面高精度控制点数据修正 基准，具体步骤应符合下列规定： 8 以同期地面测量结果作为基准参考，在临近点上计算点目标变形量与实测量之间差值的平 均值，即与实测变形量之间存在的整体偏差值， b）将上一步得到的整体偏差值加人每个点目标的变形值，修正因参考点不统一产生的InSAR 结果变形量的整体偏差，完成基准修正

PS技术和SBAS技术，获取年变形速率、中误差和DEM误差，也可以评定其精度 5.8.2在一定假设条件下对独立InSAR数据解算的结果进行内符合精度的评定，如覆盖间一区域 的不同轨道SAR数据结果，或者不同SAR卫星解算的结果。 5.8.3采用高精度GPS、水准等监测结果对InSAR结果进行外符合精度的评定。 5,8.3.1通过三维GPS位移结果与SAR视线向监测结果比较，进行评估：

式中； dSAR 视线向变形量； dGps GPS投影到视线向的变形量： AdinsAR与dcps二者差值。 . (5) 式中： SAR数据投影到地面的水平角度（“）； 6一雷达波入射角（°）； ，名一分别为南北、东西和垂直方向的变形量。 8.3.2通过水准测量结果与SAR垂直方向结果比较，进行评估：

地下室标准规范范本5.8.3.2通过水准测量结果与SAR垂直方向结果比较.进行评估

A=disARdL 6 dina=Vted coso (7) LAJ (8) n

一变形中误差； 外部测量点数，应满足样本统计需要