多年冻土区地表变形严重影响着区域内生态环境和工程设施的稳定性。合成孔径雷达差分干涉测量(differential interferometric synthetic aperture radar,D-InSAR)技术作为一种新型的空间对地观测技术,为多年冻土区地表变形监测提供了新方法。通过近20年的不断深入研究,利用D-InSAR技术的多年冻土区地表变形监测取得了大量研究成果。首先介绍了D-InSAR技术测量地表变形的理论基础,进而概述了D-InSAR技术在多年冻土区地表变形测量中的应用现状,然后总结了D-InSAR测量过程中存在的关键问题及可能的解决方法。在此认识和分析的基础上,对D-InSAR技术今后在多年冻土区地表变形监测中的发展方向进行了探讨,以期为D-InSAR技术在多年冻土区地表变形监测中的推广应用和深入研究提供参考。

多年冻土是青藏高原主要的,也是关键的土壤类型。其发生、发展对青藏高原生态、水文等都有重要的影响。自出现合成孔径雷达干涉技术(Interferometric Synthetic Aperture Radar,In SAR)以来,对多年冻土区土壤冻融的研究就出现了一种新的手段,利用该方法可以有效探测近地表土壤的冻融状态。本文首先介绍了多年来各国的星载合成孔径雷达(SAR),然后阐述了该方法的理论基础,最后对差分干涉合成孔径雷达技术(D-In SAR)、小基线子集方法(Small Baseline Subset Approach,SBAS-DIn SAR)和永久散射体技术(Permanent Scatterers,PS)都做出了描述。综上所述,利用适合的SAR数据和有效的In SAR方法研究青藏高原冻土区的冻融状况,可以为今后的科学研究提供范围广、类型多样、精度高的基础数据。

青藏铁路多年冻土区域路基稳定性关系到青藏铁路能否长期安全运营,因此对铁路沿线冻土区进行形变监测有着非常重要的意义。近年来,雷达差分干涉测量(D-InSAR)技术已发展成为监测地表形变的一项重要技术手段。本文利用此技术结合重复轨道ENVISAT ASAR雷达影像数据,获取青藏铁路羊八井-当雄区冻土形变结果,所得形变结果与冻土冻胀融沉的物理变化规律非常符合,说明采用D-InSAR技术提取铁路沿线冻土区域大范围地表形变信息的效果良好。

随着青藏铁路的开通,对青藏高原地区进行形变监测显得尤为重要,由于ALOS卫星PALSAR传感器采用的是L波段,相干性得到明显改善,适合于地形较复杂区域和冻土地区监测。本文选择了青藏高原地区部分时间段的PALSAR数据,采用外部DEM,运用GAMMA软件进行二轨法差分干涉测量,获得该地区的形变图。结合实地情况进行定性分析,其形变较好的符合冻土的物理变化规律,证明了PALSAR数据在青藏高原冻土地区运用于形变监测具有良好的前景。