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      4、相關案例

      GAMMA軟件作為一款InSAR處理全功能軟件,其高效、靈活、可靠的工作流程使用戶能夠更好地了解地表形變特征以及動態演變過程,先進的技術和直觀的中間過程展示可為用戶分析地理空間數據中的關鍵信息?,F如今, GAMMA軟件已在水利水電、國土、交通、測繪、市政、能源(礦、石油管道)、勘測、鐵道、規劃、減災等行業已經得到了成熟應用。以下案例均為 GAMMA軟件中國區正式用戶授權提供。

      案例1、Murghab地震高精度地表三維形變場

      中南大學雷達遙感與影像大地測量研究室長期以來致力于攻關InSAR地表形變監測過程中的關鍵技術難題,并成功在國家的多項重大工程和重點地區得以應用,相關成果“InSAR毫米級地表形變監測的關鍵技術及應用獲得了2018年國家科技進步二等獎。2015127日,Murghab地區發生Mw7.2地震,研究室基于GAMMA軟件和ALOS-2/PALSAR-2條帶/寬幅數據獲取了該地震升降軌視線向/方位向的的同震地表形變場,進一步基于研究室自主研發的算法獲取了該地震空間上連續的高精度三維地表形變場,為揭示斷層運動提供了直觀、可靠的數據支撐。

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      中南大學-胡俊

      案例2、提取地震三維形變場

      利用GAMMA軟件中D-InSAR、POT、MATBOI技術提取地震三維形變,E-W、N-SU-D分別代表東西方向、南北方向及垂直方向。

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      武漢大學-溫揚茂

      案例3、全國地面沉降InSAR動態監測

      中國自然資源航空物探遙感中心(AGRS)是GAMMA軟件在中國的資深用戶,中心于201811月完成了新一輪全國地面沉降InSAR監測任務,實現了我國中東部平原、盆地與海岸帶的全面覆蓋,監測區域包含京津冀、長三角、汾渭盆地、珠三角等13個省與直轄市。此次任務中綜合應用RADARSAT-2寬幅精細XFExtra fine,5m分辨率,125km幅寬)數據與Sentinel-1寬幅干涉(IW,15-20m分辨率,250km幅寬)數據,揭示了近年來區域地面沉降以及重要沉降區帶的分布特征和變化特點,體現了區域性地面沉降全覆蓋調查與重點城市、重大工程與工礦區精細監測等多層次應用。

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      圖1:2012年-2015年4年平均地面沉降速率(RADARSAT-2 Wide,30m分辨率)

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      圖2:2016年-2018年3年平均沉降速率(RADARSAT-2 XF,Sentinel-1)

      中國自然資源航空物探遙感中心-葛大慶

      案例4、西昆侖Mw6.6地震三維變形場

      采用基于Sentinel-1 SAR數據的InSAR技術,對20161125日西昆侖Mw6.6地震從兩個角度進行了變形觀測,結合構造背景的約束,計算得到了厘米級精度的同震三維變形場,并通過與震源機制解和地表破裂的對比驗證了準確性。InSAR變形場為該區同震變形和長期構造活動提供了新的認識。

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      中國地質科學院地質力學研究所-姚鑫

      案例5、地震形變監測及模擬

      利用InSAR技術測量與地震有關的量級較大的地面運動已是成熟的技術。過去二十多年間,InSAR技術在地球物理研究中已作為一種重要的測量手段。應用于板塊形變的大地測量的SAR衛星不論是質量還是數量上都得到極大提升,這有助于板塊活動過程的觀測。中國地震局地殼應力研究所作為GAMMA軟件的早期用戶,從上世紀90年代中期至今,一直利用SAR衛星對大陸地震形變進行空間對地觀測,繪制地表破裂并對斷裂深部的滑動分布進行估計。這些研究可以直接將地震和發震斷層聯系起來,以方便計算地殼應力如何變化以及如何影響未來地震災害。

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      中國地震局地殼應力研究所-李永生

      案例6、大范圍礦區沉降監測

      利用GAMMA軟件IPTA模塊處理,采用1034ALOS PALSAR數據,編制了山西省12個煤炭集中開采區的形變速率圖,并在其基礎上編制了沉陷區分布圖,為采煤沉陷區環境地質調查提供了基礎數據。

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      中國地質大學(北京)-楊紅磊

      案例7、InSAR精度分析與評價

      使用GAMMA軟件處理鄭州地區InSAR數據,并經過時空基準、參考基準的統一,采用克里金插值法提取了研究區地面沉降水準測量和對應的InSAR的監測結果,利用平均中誤差和中誤差對InSAR地面沉降監測精度進行分析與評價。主要結果如下:

      (1)、采用克里金插值法的平均誤差在±1.5-3.8mm之間,中誤差在±1.9-4.6mm之間。評價結果表明InSAR地面沉降監測具有較高的測量精度;

      (2)、從采樣密度上分析, InSAR監測在市區、城鎮等人工建筑物密集的地區,Ps點的密度能達到100-4000/km2;從監測周期/頻率上分析,目前在軌道SAR衛星中Radarsat-2重訪周期為24天,Terrasar-X11天,Cosmo-Skymed4天;

      (3)、與水準測量相比InSAR技術具有較高的垂向測量精度,遠高于水準采樣密度以及監測周期/頻率,因此更容易識別出地面沉降的分布規律以及發展動態變化規律。

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      統一參考基準水準、克里金插值InSAR測量結果及差值折線圖

      河南省地礦局測繪地理信息院-汪寶存

      案例8、華北平原地面沉降監測

      利用GAMMA軟件IPTA模塊處理,基于357Envisat-ASAR衛星數據、123RADARSAT-2衛星數據開展南水北調背景下華北平原地面沉降與地下水儲量演化模式研究,并結合GRACE衛星數據提取華北平原地下水儲量變化場以及地質勘查數據、統計數據,分析華北平原地面沉降的空間分布格局與時空演化特征,區域地質斷裂帶對地面沉降空間分布格局的影響、地下水儲量變化以及跨區域調水工程對地面沉降變化的影響。

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      首都師范大學-王旭

      案例9、基于InSAR和地表覆蓋的地表沉降驅動力分析

      天津市測繪院作為天津市地面沉降監測的核心隊伍,一直致力于InSAR的精細化、工程化應用,并積極利用高分遙感、地理國情等專業數據來輔助分析InSAR地面沉降監測成果。

      我院在基于InSAR和地表覆蓋的地面沉降驅動力分析項目中,利用GAMMA軟件開展時序InSAR數據處理,獲取《天津市城市總體規劃(2005-2020年)》實施前后漢沽實驗區的2008年、2016年的地面沉降監測成果。結合同期不同類型的地表覆蓋數據、遙感數據、城市總體規劃數據進行對比分析,漢沽實驗區近些年來在《天津市城市總體規劃(2005-2020年)》指導和國家相關政策的支撐下,產業布局向漁業發展,配套的構筑物和房屋建筑增多,對地表水和地下水的開采量不斷加劇,從而引發地表沉降的加劇。

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      1. 2007-2009研究區沉降圖             2. 2015-2016漢沽研究區沉降圖

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      3. 同期地表覆蓋數據                 4.水域縮減面積與沉降變化數據疊加

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      5.構筑物擴展數據與沉降變化數據疊加  6.草地擴展數據與沉降變化數據疊加

      天津市測繪院-楊魁

      案例10、新疆阿克陶6.7級地震形變場

      201611252224,新疆克孜勒蘇柯爾克孜自治州阿克陶縣發生6.7級地震(39.27°N,74.04°E),震源深度約10km。利用歐洲空間局的Sentinel-1A、Sentinel-1B衛星獲取阿克陶6.7級地震同震SAR影像,利用GAMMA軟件采用自適應濾波的方法減少相位噪聲,殘余軌道信息的趨勢條紋采用二項式擬合的方法進行去除。差分干涉相位采用最小費用流法進行相位解纏。InSAR數據結果表明,阿克陶6.7級地震發震斷層為北西西走向的木吉斷裂。最大視線向(LOS)觀測形變量10.3cmSentinel-1A T027)、19.1cmSentinel-1B T107);同時,在斷裂南側有東西兩個形變較大的區域,其中東部的條紋密集度相對較高,形變量相對較大。野外考察點A表明此處有明顯的地表破裂現象。

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      阿克陶6.7級地震InSAR形變場及野外考察地表破裂

      a) Sentinel-1A 升軌 b) Sentinel-1B 降軌

      中國地震局地震預測研究所-馮蔚

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