合成孔径雷达干涉测量InSAR数据处理、地形三维重建、形变信息提取、监测等应用

目录

合成孔径雷达干涉测量InSAR数据处理、地形三维重建、形变信息提取、监测等应用

基于GMTSAR合成孔径雷达干涉测量InSAR数据处理、形变信息提取与分析

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合成孔径雷达干涉测量InSAR数据处理、地形三维重建、形变信息提取、监测等实践技术应用

合成孔径雷达干涉测量（Interferometric Synthetic Aperture Radar, InSAR）技术作为一种新兴的主动式微波遥感技术，凭借其可以穿过大气层，全天时、全天候获取监测目标的形变信息等特性，已在地表形变监测、DEM生成、滑坡、火山活动、冰川运动、人工建筑物形变信息提取等多种领域展开了成功应用。InSAR作为一种新兴的空间大地测量技术，克服了传统大地测量技术需要人工野外布点、空间分辨率低、成本高等缺点。InSAR已成为测绘、遥感、地球物理、地质工程、环境工程、土木工程、灾害监测评估、资源勘探以及地理信息工程等相关领域科学研究与工程实践的重要技术手段之一。为深入了解InSAR技术的发展和进一步推广InSAR技术在地质灾害监测、大型工程建设中的应用，更便于工程技术骨干人员掌握技术难点。

【专家】：周老师（副教授），长期从事合成孔径雷达干涉测量、地面沉降、变形监测以及无人机倾斜摄影测量等技术研究，完成多项重点工程项目，以第一作者发表多篇SCI论文，编著出版InSAR地面沉降及变形监测分析方法书籍，具有资深的技术底蕴和专业背景。

【目标】：
1、掌握InSAR原理和技术方法及其应用；
2、以典型案例的讲课方式，熟练掌握InSAR数据处理（包括InSAR高程测量、DInSAR形变提取以及时序InSAR等）的流程与方法，为测绘、遥感、地球物理、地质工程、环境工程、土木工程、灾害监测评估、资源勘探以及地理信息工程等相关领域的科研与工程实践服务。

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●GIS数据制备，空间分析与高级建模
●全套GMS地下水数值模拟技术与实际项目应用
●三维地质建模数据处理高级实践技术应用
●地面沉降数值模拟实践技术应用与案例分析
●地下水数值模拟软件Visual modflow Flex应用
●全套环境土壤物理Hydrus1D2D3D模型应用
●无人机遥感图像拼接及处理实践技术专题
●PHREEQC建模及典型案例解析与高阶拓展应用

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第一部分 InSAR技术应用现状分析及其发展

星载与地基InSAR概述
SAR系统，星载SAR卫星与地基InSAR系统发展
InSAR技术的应用现状分析

第二部分 InSAR原理、技术方法讲解

InSAR成像原理
InSAR成像特性
InSAR技术
1）InSAR高程测量技术
2）DInSAR形变监测技术
3）时序InSAR技术
InSAR的基本误差源
1）大气效应误差
2）地形相位误差
3）去相干
4）轨道误差
互动环节与答疑

第三部分 讲授与实操： 数据处理环境建立与软件熟悉

ENVI/SARscape安装
(硬件环境要求：内存 8G 及以上、硬盘空间 500G 及以上、处理器2GHz 及以上；操作系统要求：Windows 7/8/10/Server 操作系统)
掌握ENVI软件相关功能
掌握SARscape软件相关功能

第四部分 讲授与实操： SAR影像数据获取、DEM数据获取 InSAR数据前处理技术

SAR影像数据获取
Sentinel-1卫星SAR影像数据下载
精密轨道星历参数下载
DEM数据获取
ENVI/SARscape系统设置
SARscape下数据导入，【示例】：以Envisat ASAR数据导入为例

第五部分 专题实操练习： InSAR地形三维重建

InSAR生成DEM数据处理
1）数据读取及预处理
2）影像配准与重采样
3）干涉图生成
4）去除平地效应
5）相位解缠
6）地理编码
【示例】：展示采用意大利高分辨率COSMO SkyMed CSKS2 SLC数据（2011年）提取北京地区的DEM
【算例】：采用覆盖Bam地区的Envisat ASAR数据（2003年），基于InSAR技术获取该地区地震前的三维地形（DEM）
掌握采用SARscape生成DEM

第六部分 专题讲解与实操练习： DInSAR形变信息提取 

DInSAR提取形变数据处理
1）DEM数据准备
2）轨道数据准备
3）SAR数据准备
4）二轨法差分处理
5）三轨法差分处理
6）结果输出与分析
【算例1】：利用覆盖广西玉林地区的哨兵-1A SAR数据（2019年），采用二轨法差DInSAR获取该地区地震前后的地表地形形变信息
【算例2】：利用Bam地区的Envisat ASAR数据（2003、2004年），采用三轨法差DInSAR获取Bam地震前后的地表形变信息
掌握采用SARscape提取地表形变信息
互动环节与答疑

第七部分 专题讲解与实操练习： 时序InSAR技术形变速率与形变时间序列信息获取

PSInSAR数据处理方法
SBASInSAR数据处理方法
时序SAR影像数据准备
精密轨道数据准备
DEM数据准备
基于Sentinel-1A 的PSInSAR数据处理 1）系统参数设置 2）SAR影像导入 3）影像裁剪 4）主影像选取与配准 5）差分干涉处理 6）PS点选取 7）相关噪声相位估计与去除 8）形变速率与形变时序获取 9）结果展示与误差分析
【算例】：利用覆盖北京地区的Sentinel-1A  SAR影像（2018年-2020年），采用PSInSAR技术获取北京地区的地表沉降速率与沉降时间序列信息
【示例】：利用覆盖武汉地区的Sentinel-1A  SAR影像（2019年-2020年），采用SBASInSAR技术获取武汉地区的地表沉降时空特征信息
掌握采用PSInSAR/SBASInSAR提取形变时序信息

第八部分 案例分享与技术讨论： 星地InSAR技术监测案例分享与经验交流会

基于MTInSAR与GRACE的北京地区地表沉降监测分析
TSInSAR上海地区地表沉降反演分析
SBASInSAR天津地区地表沉降时空演变分析
PSInSAR深圳填海区地铁沿线监测
GB-InSAR滑坡稳定性监测与预警
地基InSAR技术高铁桥梁安全监测
GB-RAR超高层建筑物动态特性监测
互动环节与交流答疑

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基于GMTSAR合成孔径雷达干涉测量InSAR数据处理、形变信息提取与分析

【提供的资料与数据】：
1、Ubuntu操作系统、虚拟机VirtualBox；
2、GMTSAR数据处理软件及详细的教材、案例数据
3、多个城市的Sentinel-1A SAR影像数据以及对应的精密轨道数据；
4、部分ALOS1/2、Envisat、TerraSAR-X、COSMO-SkyMed SAR卫星的影像数据。

【项目合作】：
1.星载与地基InSAR高精度数据处理
2.InSAR技术不同领域的工程应用
3.论文发表与科研项目

第一部分 InSAR技术应用现状分析及其发展

InSAR概述
1）星载InSAR 2）地基InSAR
星载SAR卫星系统发展
地基InSAR系统发展 星载与地基InSAR技术的应用现状分析

第二部分 InSAR原理、技术方法讲解

星载InSAR成像原理
地基InSAR成像原理
InSAR成像特性
InSAR高程测量技术
DInSAR形变监测技术
时序InSAR技术 1）PSInSAR技术 2）SBASInSAR技术 3）MTInSAR技术
InSAR的基本误差源 1）大气效应误差 2）地形相位误差 3）去相干 4）轨道误差
互动环节与答疑

第三部分 讲授与实操： Ubuntu操作系统介绍、安装与基本使用
GMTSAR软件安装与环境配置

虚拟机（Oracle VM VirtualBox）的介绍、下载、安装与基本使用
Ubuntu操作系统的下载、安装
Linux常用命令（如cd、ls、ln、mv、gedit、chmod等命令与操作）
GMTSAR软件（开源软件）的下载、安装与环境配置
基于Oracle VM VirtualBox的Ubuntu操作系统的安装 1）新建虚拟机 2）配置虚拟机 3）安装Ubantu 4）必要设置（如更改分辨率、共享文件夹、共享粘贴板等）
硬件环境要求：内存8G及以上、硬盘空间500G及以上、处理器2GHz及以上；
操作系统要求：Ubuntu20.0

第四部分 讲授与实操练习： SAR 影像数据获取 DEM 数据获取 InSAR数据预处理

SAR影像数据获取
Sentinel-1卫星SAR影像数据下载
精密轨道星历参数下载
DEM数据获取
GMTSAR下数据读取和裁剪
【示例】：以Sentinel-1A SAR影像数据为例

第五部分 专题讲解与实操练习： DInSAR形变信息提取

DInSAR提取形变数据处理 1）DEM数据准备 2）轨道数据准备 3）SAR数据准备 4）二轨法差分处理 5）结果输出与分析
【算例1】：利用覆盖广西玉林地区的哨兵-1A SAR数据（2019年），采用二轨法DInSAR获取该地区地震前后的地表地形形变信息
【算例2】：利用墨西哥Baja加利福尼亚地区的ALOS数据（2009年、2010年），采用二轨法DInSAR获取Baja地震前后的地表形变信息
掌握利用GMTSAR软件，采用DInSAR技术获取地表形变信息
互动环节与答疑

第六部分 专题讲解与实操练习： 时序InSAR技术形变速率与形变时间序列信息获取

SBASInSAR数据处理方法
时序SAR影像数据准备
精密轨道数据准备
DEM数据准备
基于Sentinel-1A 的SBASInSAR数据处理 1）SAR影像与精密轨道数据读取 2）影像裁剪 3）主影像选取与配准 4）差分干涉处理 5）相位解缠 6）地理编码 7）结果展示与误差分析
【算例1】：利用覆盖北京地区的Sentinel-1A  SAR影像（2018年1月-2018年5月），采用SBASInSAR技术获取北京地区的地表沉降速率与沉降时间序列信息
【算例2】：利用覆盖天津地区的Sentinel-1A  SAR影像（2021年1月-2021年10月），采用SBASInSAR技术获取天津地区的地表沉降时空特征信息
掌握基于GMTSAR软件，采用时序InSAR技术提取形变速率与形变时序信息

第七部分 案例分享与技术讨论： 星地InSAR技术监测案例分享与经验交流会

MTInSAR北京地区地表沉降时空反演
TSInSAR上海地区地表沉降反演分析
SBASInSAR城市地表形变识别与监测 1）武汉地区（2015-2021期间） 2）天津地区（2015-2020期间）
PSInSAR深圳填海区地铁沿线监测
GB-InSAR滑坡稳定性监测与预警
地基InSAR技术高铁桥梁安全监测
GB-RAR超高层建筑物动态特性监测
互动环节与交流答疑