基于Radarsat2城市沉降监测方案.doc

基于Radarsat-2的城市 沉降监测方案 中国科学院遥感应用研究所 北京国遥万维信息技术有限公司 二零一零年 目 录 1 城市沉降监测的目的和意义 1 2 应用雷达卫星进行城市沉降监测的优势 2 2.1 传统监测方法及其局限性 2 2.2 雷达沉降监测的优势 3 3 Radarsat-2卫星介绍 6 3.1 Radarsat-2卫星及其数据简介 6 3.2 Radarsat-2新增波束模式 8 3.3 在城市沉降监测中的独特优势 9 4 城市沉降监测技术方案 10 4.1 雷达沉降监测技术理论 10 4.2 短期监测方案 11 4.2.1 所需数据 11 4.2.2 处理流程 11 4.2.3 成果及精度 11 4.3 长期监测方案 12 4.3.1 所需数据 12 4.3.2 处理流程 12 4.3.3 成果及精度 12 4.4 持续监测方案 12 4.4.1 所需数据 12 4.4.2 处理流程 13 4.4.3 成果及精度 13 5 我们的技术优势 14 5.1.1 公司简介 14 5.1.2 合作伙伴-MDA公司 15 5.1.3 遥感所微波遥感专家 16 城市沉降监测的目的和意义 应用雷达卫星进行沉降监测的优势 GPS 测量方法具有定位精度高、观测时间短、观测站之间无需通视且能提供三维坐标等优点，易于自动化监测、自动化数据采集与处理的优势，因而迅速在城市沉陷形变监测中得到广泛应用，是切实可行的好方法。但依然面临水准点的稳定性难以保证，只能进行沉降点、线测量，无法满足几百平方公里全城区的监测任务等问题。 总之，传统的测量方法在地面形变监测方面一直发挥着重要的作用，并成功地解决了许多关键工程问题。但随着测绘手段的发展，其局限性也越来越突显，主要表现： 观测标志的保存与维护比较困难，因而形变监测的实施比较困难； 监测网的投资和维护费用比较大，受气候和地形条件的影响； 观测的时间比较长，大区域的形变监测很难在短时间内完成，影响形变数据的分析质量； 结果为离散点监测，只能获得空间尺度较大的离散点形变信息，难以反映连续形变规律； 通常观测线往往设在局部地区，不能获得全面的形变状况，对于地下水移动造成的沉陷以外的地表形变难以监测等各种问题。 为了研究城市地表形变发生的原因、过程、趋势和发展规律，必须采用新的技术进行全面的监测。 雷达沉降监测的优势 上世纪90年代出现的星载雷达数据提供了一种新型的差分雷达干涉侧量(D-InSAR)技术，已经成为地表形变监测领域极有发展潜力的新手段。 合成孔径雷达差分干涉测量作为一种专门监测地表形变的新技术，它可以高精度地监测大面积微小地面形变。与传统的GPS、水准测量这些基于离散点的形变监测技术相比，雷达差分干涉测量有其自身探测形变的特点和长处，主要表现在以下几个方面： 精度高 D-InSAR采用相位来测量地表形变，当地表形变在雷达视线方向的分 量达到半波长时，就会使干涉相位产生整周跳变，表现在干涉图中酒会出现一条完整的干涉条纹。由于雷达波长通常为厘米级，因此，D-InSAR至少可探测到厘米级的地表形变，甚至可监测到毫米级的地表形变。 监测范围广 目前获取干涉数据的雷达主要以卫星或飞机作为搭载平台，它的特点是飞得高、视域广、监测范围大，一次就可监测地表上百平方公里的范围。而且获取的是整个监测范围内所有分辨单元的形变量，由此可分析地表在区域上的总体形变情况，即区域地表形变场。而GPS测量和水准测量只能获得地面一些离散点的形变信息。 监测连续性 雷达按一定的时间间隔对地面同一目标进行周期或非周期的长期观测，数据更新快，数据量丰富，可监测地面目标在时间序列上的连续形变过程。 受天气影响小 卫星雷达，使用探测波段较长，可以穿云透雾，受天气影响较小，而且它部分白天和黑夜，可全天候、全天时地监测地表形变。 监测实施方便容易 传统监测方法需要布设水准点，但是，在城市沉降过程中，水准点破坏严重，有效的重复水准点比较少，这给直接利用水准点分析沉降的时空分布带来了很大的困难。而雷达沉降监测不受这些条件的限制，一般只需卫星重复获取地表影像就可以了，给沉降监测带来很大的便利。 成本相对低 不需要观测网的布设和维护费用，而数据的成本相对不高，所以，对于大面积的城市沉降监测服务好，而成本相对较低。 安全性高 D-InSAR监测地表形变不需要直接接触地面目标，即使发生各种灾害也可对地表进行观测。而GPS测量或水准测量则需要测量人员到现场工作，对某些形变(如滑坡、火山等)的监测来说，这样的工作是极其危险的。尤其是对火山的监测，常规测量工作几乎无法实施。 在测量精度、作业条件、工作成本等许多方面，雷达沉降监测具有与GPS和水准测量相当甚至更高的优越性，下表为雷达沉降监测与传统沉降监测方法的比较。 表2.1 雷达沉降监测