油田注采作业易引发地下储层压力变化,易导致油田地表局部形变并诱发剪切套损,开展油田地表形变监测可以识别油田主要形变区和可能套损区,对油田作业合理规划和油田高质量可持续发展具有重要意义。合成孔径干涉测量(InSAR)技术可实现大面积、高精度的地表形变监测,但传统时序InSAR技术在地表覆盖复杂的油田区面临测量点不足且空间分布不均的问题。以大庆油田为例,针对上述问题以及季节性冻土影响,将周期模型融入DS-InSAR技术开展地表形变监测,并分析地表形变与油田注采量之间的相关性。结果表明:(1)油田区因注采等差异导致其地表形变分布不均匀且呈显著的非线性特征,最大沉降速率约为47 mm/a,最大抬升速率约为45 mm/a;(2)油田区地表形变与油田注采作业高度相关,注液作业使得地下储层压力增大,地表抬升,采油作业使得储层压力减小,造成地表沉降。该研究可为油田注采生产策略优化提供科学数据依据,进一步拓展了InSAR技术在油田区的应用。
青藏高原东南缘地形起伏大，构造运动活跃，发育着冰川和冻土，地质灾害种类多且发生频繁。为研究该地区地质灾害的分布特征和运动规律，选取澜沧江德钦段作为研究区，基于一个轨道的ALOS-2卫星和3个轨道的Sentinel-1A卫星数据，利用Stacking-InSAR和DS-InSAR技术分别进行了研究区大范围地质灾害调查和典型泥石流物源区的时间序列监测，并采用奇异谱分析(SSA)提取了形变的周期项特征。结果表明：研究区内共存在670个形变区域，石冰川占大部分，位于海拔较高的山顶，距澜沧江5 km的范围内有27个滑坡；选取的典型泥石流物源区2017～2022年形变时间序列呈线性趋势，其中石冰川周期项形变与降水量和气温存在相关性。
针对无人飞行器合成孔径雷达(UAVSAR)差分干涉测量可用于形变监测的发展潜力，介绍了美国UAVSAR的系统设计、工作原理、数据产品等，概述了国内外UAVSAR系统的发展与应用现状、存在问题和发展趋势，重点讨论了UAVSAR在火山、断裂、冰川、冻土、滑坡、地面沉降等典型地表形变监测的应用。其高空间分辨率和较强的穿透性是对星载SAR数据极好的补充，彰显了UAVSAR系统极大的应用前景，为国内机载雷达系统的研究及其在地质灾害监测方面提供参考。
卫星导航定位连续运行参考站(continuously operating reference stations,CORS)系统作为GNSS与网络通信技术结合发展出的新兴导航定位CORS系统，具有快速高效、高精度、网络化等优点，不仅可以测量地表位置及运动，还可以借助GNSS信号的折射与反射特征监测地表环境参数变化情况.本文提出一种将CORS站用于“积雪深度、土壤湿度、大气水汽、地表形变”的地表环境多参数综合监测体系，用以拓展CORS站在生态环境中的广泛应用.以齐齐哈尔市CORS站BFQE为实验案例，首先获取实验时段中CORS站接收的GNSS观测数据(含信噪比(signal to noise ratio,SNR)数据)、星历数据及气象数据对其进行预处理；其次对重采样的SNR数据采用非线性最小二乘及Lomb-Scargle谱分析方法解译特定时间段的浅层土壤湿度及地表积雪深度；然后通过联测远距离国际地球动力学服务机构站(International GPS Service for Geodynamics,IGS)采用相对定位技术获取测站的地表形变序列与大气水汽序列；最后，结合上述多种地表环境参数...
自然因素或人类活动可使地球表层或内部应力发生变化，进而产生灾害事件。获取灾害事件与灾害过程的关键地学参数对于准确理解灾变过程、科学解释灾变机制、正确拟定应对策略具有重要意义。InSAR技术已广泛应用于自然因素或人类活动导致的灾害事件与灾变过程的参数反演。本文首先介绍了InSAR卫星的发展和地表形变监测的基本原理；然后分析了InSAR地学参数反演在地震、火山活动、地下水抽取、矿山开采、冻土冻融、冰川运动、地下流体迁移等各类潜在致灾事件中的研究现状；最后分析了InSAR地学参数反演存在的主要挑战和问题。
本文采用加拿大地区31个IGS台站的观测数据,利用GAMIT/GLOBK软件处理了时间跨度为2000—2018年的GPS原始观测资料,得到了ITRF2014参考框架下的台站位置垂向运动速率的时间序列。对GPS时间序列进行阶跃探测及修复、异常值探测及剔除、趋势项估计、去除近期冰川融化导致的地表弹性变形后,得到了由冰川均衡调整(GIA)导致的GPS台站抬升速率。本文的结果与前人基于GPS观测得到的结果(在ITRF2008框架下)相差在2 mm/a以内,与ICE6G系列GIA模型预测值相差在3 mm/a以内,因此验证了本文结果的正确性和可靠性,为进一步利用全球GPS台站观测数据研究GIA垂直形变速率,进而约束和改进GIA模型打下了坚实基础。
由于自然环境的限制,青藏高原的大地测量网络十分稀疏,不能满足区域地壳运动监测的需求。干涉合成孔径雷达(InSAR)是非接触监测地壳运动的一种重要方式,但在高原上受到冻土的影响。本文基于2014～2018年的Sentinel-1卫星C波段雷达数据,采用InSAR时序技术分析了冻土形变的时空特征。针对InSAR位移时间序列,采用空间滤波去除了大气延迟、地形效应等局部公共误差,提高了时间序列的信噪比。结果显示,青藏高原的冻土运动可分为差异较大的两类:在大部分冻土区域,与周边高山(基岩)区域相比,冻土地区显示类似的季节波动或一定的长期沉降;在部分冻土地区存在异常快速下沉区域,例如在西藏中部布若错湖西南侧的沉积盆地内,存在一个直径约2 km的漏斗型沉降区, LOS向沉降速率可达约10±2.1 mm/a。构造运动造就了高原上大量沿断裂线分布的河流、湖泊,河床和沉积盆地等广泛分布着冻土,给准确分析构造形变带来很大挑战,本文所得的结果可作为区分冻土运动与构造变形的一种有效判据,也有益于研究高原冻土的物理特性及变形机理。
山地冰川是全球气候变化的重要调节器和指示器,高时间分辨率、多维度的冰川流速监测能够对其运动造成的相关灾害进行精准的分析和预警.星载SAR技术是冰川运动监测的一种有效手段.本文采用了基于小基线集的像素偏移量技术,建立了联合升降轨偏移量的三维时序形变求解平差模型.利用2017年升降轨Sentinel-1A/B数据监测了喜马拉雅山中段北坡的错朗玛冰川三维时空运动特征.结果表明,错朗玛冰川在2017年4月13日至2017年12月9日时间段内,在东西向上最大流速为9.8 cm/day,南北方向上以20.5 cm/day的最大速度向北运动,垂直向上在坡度最陡峭处冰川最大速度为7 cm/day.结合地形与当地气温数据,发现该冰川运动整体上以地形因素主导,而外部气温环境会导致冰川流动发生局部特征变化.本文结果可为冰川运动引发的山地灾害研究提供参考.
多年冻土塑性形变特性是理解其应力响应性态及过载退化的关键,也是近年来冻土工程和岩土工程学科研究领域的热点问题。基于三轴试验测得9%、12%和15%含水量条件下-1℃、-2℃多年冻土弹性模量、黏聚力和内摩擦角等土层物理力学参数,建立典型铁路路基模型,分析天然地震荷载作用下多年冻土区铁路路基在温度升高、强度退化作用下的塑性形变规律。结果表明:随着温度升高冻土强度退化,-1℃的塑性形变大于-2℃各坡脚、路基中心处的塑性形变;左右坡脚处塑性形变具有对称性分布规律;典型铁路路基试验土层地温由-2℃升高到-1℃,9%含水量试验土层塑性应变左坡脚放大3.5倍、右坡脚放大4.9倍,12%含水量试验土层塑性应变左坡脚放大1.6倍、右坡脚放大2.5倍。多年冻土退化条件下12%含水量的试验土层表现出良好的稳定性,在同等受力条件下塑性变形增长最小。
多年冻土活动层变化导致冻土区大范围地面变形,严重破坏区域内基础设施和水文地质条件,亟需加强活动层季节冻融过程的观测研究.本文提出一种基于分布式目标的小基线集时序InSAR（DSs-SBAS）的冻土形变监测方法.该方法采用分布式目标提取和特征值分解算法,并结合基于地温-形变约束关系的参考点选取新策略,提高了冻土形变监测结果的时空分辨率和可靠性.以祁连山黑河西支源头的野牛沟为研究区域,通过对27景Sentinel-1SAR影像进行时序InSAR分析,获取了2014—2016年该区多年冻土的形变时间序列和年均形变速率,并利用Stefan模型联合地温数据估算其季节性形变幅度.实地踏勘和结果分析表明:（1）研究区大部分多年冻土处于稳定状态(-1.0～+1.0cm·a-1),在地形陡峭的南坡边缘及含冰量丰富的野牛沟河上游两侧沟底部分区域存在较大形变;（2）区域内冻土形变时间序列呈现年周期变化,冻土冻融形变存在季节性周期形变和季节性波动下沉两种形变特征,形变幅度和速率最大可达6.0cm和-3.0cm·a-1;（3）不同区域的活动层冻结/融化始日和冻土形变存...
