城市地区形变测量中的多源传感器四维SAR层析成像

TomoSAR技术可以在所谓的高程方向上重建三维反射剖面，因此也可以被应用到城市的真实3D重建上。在城市地区，通过使用决定性的点状散射体，即在一个可能有0-4个散射中心的分辨率单元内，假设仅仅存在一个主散射体，以此来提升层析重建效果。在这样的假设下，其获取的结果和以主散射体点云为结果的PS-InSAR处理效果是相当的，但是层析重建具有额外的能够在高程上分辨多个散射体单元的能力优势。 获取层析重建的方法有若干个，然而，一般说来其高程向分辨率都取决于获取数据的基线长度而且一般都很低。但是，基于压缩感知技术，要取得超分辨率能力是可能的。不过，基于压缩感知的方法通常需要密集的计算，在处理大型场景时往往要使用超级计算机。通过TWIST方法，我们开发了一种基于压缩感知，在消耗的计算时间较少的情况下能够获取超分辨率能力的层析技术。尽管其获取的高程向分辨率低于其他基于压缩感知的方法，比如BP，我们现在几乎可以和基于传统SVD方法的技术一样的速度获取超分辨率效果，这对于城市地区TomoSAR处理是一个长足的进步。 随着越来越多的合成孔径雷达数据的涌现，在一个兴趣区域获取不止一个的数据集已经不是罕见的现象了。想要充分利用这些信息需要将处理结果进行融合，要么是PS-InSAR要么是TomoSAR，这样做的目的是在空间上组合这些数据栈，从而可以从两个独立处理的一维视向形变估计获得更为完整和密集的真实3D形变向量。 然而，尽管这样的点云融合所需的步骤是明确的，在现实中，这并不总是很容易实现。在非常密集的城市地区，尤其在中国的城市更为常见和典型，数据的融合比处理那些密度不算很大的城市，如说像拉斯维加斯，或者更少的高层建筑，比如柏林，要更为困难。许多中国城市的密度和大量的摩天大楼区域使得同明点的识别非常困难。在某些区域并没有同名点，由于遮蔽现象的存在。然而，即使在这种情况下，我们的二维图像互相关方法仍然可以进行粗匹配，但在这样的极端情况下，精匹配变得十分困难。

目前蓬勃发展的PS-InSAR技术可以应用于快速大范围沉降监测。它克服了大气效应及时间去相干因素的影响，但仍无法克服信号叠掩问题。而对于高层建筑密集、信号叠掩问题严重的城区，只能采用D-TomoSAR技术进行高精度的城市四维测图，在提取高精度形变信息的同时，也可以分离每个像元内信号重叠的多个散射体目标。.D-TomoSAR的基本原理是利用视角不同的多幅SAR影像来重建高程方向的反射函数，由这些反射函数来分离每个像元内信号重叠的多个散射体，并估算每个散射体的高程、反射量及形变速率等参数，从而实现真正意义的高精度城市四维测图。.通过对不同轨道获取的TomoSAR数据集的融合，可以填补因信号遮挡造成的数据空洞、提高总体形变监测精度。不同传感器数据集之间的融合可以提高时间分辨率、延长形变监测时间、提高新旧传感器数据的利用率。因此，城市地区多源传感器四维SAR层析成像具有广阔的发展前景。

为了研究地壳运动，以监视地震活动，地形变测量工作主要是在活动构造带、多震地区和具有一定潜在地震危险的重点地区，以及大型水库区等要害地区进行的。其测量周期远比大地测量周期短，并经常视需要进行加密观测，还特别注意大地震前后的及时测量。

地壳形变观测工作主要从如下几方面进行：

（1）垂直形变测量

垂直形变测量的目的，是测定地壳的升降运动，其主要方法是精密水准测量。在地形变监测区按一定计划布点，在每个观测点将水准标石（水准点）牢固地埋在地下或出露于地表的基岩上，从而组成垂直形变网。定期测量各条水准线上水准点之间的高差，经过适当处理就可以确定地壳是否发生了垂直形变。

垂直形变监测网应布设在以活断层为主的构造带，大城市、大厂矿、大水库和交通枢纽为主的重点保卫区，以及地震活动区和地形变异常区。根据上述原则，中国已先后建立了20个垂直形变监测网，覆盖面积达178万平方公里。各监测网定期进行复测，复测周期在一般监视区为五年，在重点监视区为2-3年，加强监视区为1年。

（2）水平形变测量

中国近年来的几次大震资料表明，绝大多数浅源地震震源区均以水平错动为主，水平位移的幅度往往比垂直位移大。因此，研究水平形变也和垂直形变一样具有重要意义，且对探讨区域构造应力场有其特殊的意义。

地壳的水平运动是通过测定地面上一些点的平面位置变化来描述的。为此需要布设水平形变观测网。构成水平形网的基本图形是三角形，所以也称三角网。按照观测元素的不同，可以分为测角网、测边网和边角同测网。测网的布设原则和复测周期与垂直形变网的要求相同。

（3）跨断层测量

自从地震的断层成因说提出以来，断层位移与地震的关系受到了地学工作者的特别关注。为了了解产生地震的断层力学过程，捕捉地震前兆，布置了各种跨断层测量。跨断层测量获得断层两测点之间的产状、断层运动方式、两侧岩体力学性质及测点距断层面和距离有关。测值中还包含某些干扰因素的影响，应予以排除。

中国大陆断层位移测量的布局有两类情况。一类是布设在块体边界的主要活动断裂带上，这些断裂是发生大地震的场所；通过测量，可了解断裂带的应变积累和释放状况，判断未来大震的危险地段，捕捉中短期地震前兆，研究地震的断层力学过程。另一类则布设在块体内部规模较小的活动断层上，这些活动断层本身很少产生大地震，但其活动可以灵敏地反映区域构造活动和应力场的变化；在附近发生大地震前，这些小断层往往出现异常活动，有可能作为预报地震依据。

（4）定点形变测量

为监测邢台地震后的余震活动，1968年，地震测量队在震区建立了3个定点地形变台站；以后在各重点监视区也陆续兴建了一批地形变台站。到1983年，中国已建立地形变台站43个。

地形变台站主要进行短水准和短基线观测。前者是用精密水准测量方法测定地面的垂直运动；后者则是用精密测距方法测定地面之间的水平位移。它们一般布设在活动断裂带上以监视断层活动。一般每时日观测一次，长期连续观测。 2100433B

地形变测量英文：grounddeformationmeasurement

所采用的手段和仪器主要有：水准测量、三角测量、倾斜仪、伸缩仪、电阻丝应变仪、激光测距仪、测潮仪；近些年来还发展到应用一系列空间对地观测技术，如GPS（全球空间定位系统）等。这是对地震前兆监测的一种有效手段。图示唐山地震后的地形变情况。