SAR/InSAR在惠州地表形变监测中的应用
发布时间：2021-06-26 10:34
合成孔径雷达差分干涉（D-InSAR,Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar）通过处理不同时刻获取的且能够覆盖同一地区两幅SAR影像,得到影像中的相位信息,测量地表厘米级的形变。相比传统测量以独特的优势成为监测地表形变的一种重要技术手段,广泛应用在地表形变监测中。但一方面由于其精度和可靠性受到干涉失相关及大气延迟不利因素的影响制约了在长时间缓慢地表形变监测中的应用,另一方面对于形变梯度较大的形变,相位解缠出错无法获取准确的大量级的形变信息。在地表形变信息提取时为了克服和改善D-InSAR在缓慢地表形变和形变梯度大这两种地面沉降应用中的弊端,利用时序InSAR技术通过提取稳定点相位信息反演缓慢地面沉降规律以及采用偏移量追踪技术基于幅度信息获取大梯度地面沉降情况,两种监测技术都已取得了一定的研究成果。目前地面沉降给人们生产和生活带来了很多危害,沉降监测成为尤为重要的任务,本文针对以上两方面的问题,系统的介绍了 SAR提取地表形变的原理和数据处理的主要步骤,分析了其监测精度以及影响精度的误差来源,在介绍两种技术的原理的基础上...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线
2SAR地表形变监测基本原理及误差来源72SAR地表形变监测基本原理及误差来源2.1引言SAR影像用于监测地表形变一般分为两类方法；一类是通过围绕干涉相位发展起来的差分干涉技术以及时间序列方法处理和分析来提取地表形变；另一类是基于SAR影像幅度信息计算互相关系数峰值的偏移量追踪方法。本章对两类方法的基本原理进行介绍，阐述两类方法提取形变的基本流程以及处理过程中的误差来源。2.2差分InSAR技术基本原理2.2.1InSAR干涉几何原理星载SAR系统属于重复轨道干涉系统，特征是单天线通道接受信号，卫星雷达以一定的周期和小幅度的轨道偏离对同一地区重复成像，两侧获得的SAR影像对应像素的相位值进行差分得到干涉相位图[49]。结合几何原理如图2.1所示阐述InSAR主要的干涉几何关系。图2.1InSAR干涉几何模型如图2.1所示，假设卫星以垂直形式飞入地面，沿着S1和S2轨道对地面的目标P的分别进行成像，通过雷达传感器对地面目标P以电磁波的形式传播来回的信号。图中，沿着法线方向目标点P距离参考面长度（即大地高）为h；R1,R2分别表示卫星雷达在S1(主影像)和S2(副影像）位置对P点观测时的斜距；H为卫星通过时时距离参考面的距
西安科技大学全日制工程硕士学位论文10参考椭球面相位、地形引起的相位和形变相位的几何模型。图2.2为相位几何图。图2.2相位几何图（1）参考椭球面相位几何模型为了求得地面点P的参考椭球面相位，依据SAR成像具有斜距投影特性，可将P点等斜距投影至参考椭球面，得到P0点，则有11Rr,对应于主影像的卫星雷达至P0点的侧视角0。此时参考椭球面相位ref根据下式计算：)(4)(42121rrRrref(2.15)根据图2.2可知，)sin(021||BBrrR得到)sin(440|BBref(2.16)（2）地形相位几何模型SAR观测实际地表往往不位于参考椭球面上，如图2.2中的P点，是具有一定大地高h的地面点。此时InSAR干涉相位的构成除了参考椭球面之外，还包含了由于目标大地高h引起的相位分量，即地形相位。从图2.2中得知由于观测目标P的大地高h导致雷达侧视角增加了，导致22Rr，两次SAR影像对应的斜距差为：21RRR(2.17)根据斜距差与基线的关系：
【参考文献】：
期刊论文
[1]时序InSAR技术在地球环境监测及其资源管理中的应用:以交城-清徐地区为例[J]. 师芸,李伟轩,唐亚明,席磊,孟欣. 武汉大学学报(信息科学版). 2019(11)
[2]惠州市惠城区水资源供需平衡分析及配置探讨[J]. 廖叶颖. 广东水利水电. 2019(07)
[3]基于SBAS和IPTA技术的京津冀地区地面沉降监测[J]. 曹群,陈蓓蓓,宫辉力,周超凡,罗勇,高明亮,王旭,史珉,赵笑笑,左俊杰. 南京大学学报(自然科学). 2019(03)
[4]基于PS-InSAR和SBAS技术监测南京市地面沉降[J]. 高二涛,范冬林,付波霖,雍琦,兰艳萍. 大地测量与地球动力学. 2019(02)
[5]SBAS技术在地面沉降监测中的应用——以武汉市为例[J]. 蓝秦隆,邹进贵. 测绘通报. 2018(S1)
[6]粤东盆地早侏罗世金鸡组物源分析及其对华南构造背景的约束[J]. 刘念,姜宝玉,周雪瑶,周卫明. 高校地质学报. 2018(01)
[7]InSAR变形监测方法与研究进展[J]. 朱建军,李志伟,胡俊. 测绘学报. 2017(10)
[8]融合D-InSAR和Offset-tracking技术的矿区沉降信息提取[J]. 刘沂轩,杨俊凯,范洪冬,杜珍应,曹久立. 河南理工大学学报(自然科学版). 2017(05)
[9]广东省龙门上窝矿区水泥用石灰岩矿地质特征及开发利用前景[J]. 钟艳飞,冀英梅,叶荷. 城市建设理论研究(电子版). 2016(31)
[10]短基线集InSAR技术用于大同盆地地面沉降、地裂缝及断裂活动监测[J]. 杨成生,张勤,赵超英,季灵运. 武汉大学学报(信息科学版). 2014(08)
博士论文
[1]面向矿区大梯度形变监测的SAR影像Pixel-tracking关键问题研究[D]. 黄继磊.中国矿业大学 2017
[2]高分辨率相干散射体雷达干涉建模及形变信息提取方法[D]. 于冰.西南交通大学 2015
[3]基于InSAR观测同震地表形变场反演汶川地震断层滑移[D]. 杨莹辉.西南交通大学 2015
[4]区域性地面沉降InSAR监测关键技术研究[D]. 葛大庆.中国地质大学（北京） 2013
[5]差分干涉雷达技术用于不连续形变的监测研究[D]. 赵超英.长安大学 2009
硕士论文
[1]Sentinel-1数据在同震形变和震后形变研究中的应用[D]. 陈树.中国地震局地震预测研究所 2018
[2]甘肃黑方台黄土滑坡InSAR精细化识别与监测[D]. 朱文峰.长安大学 2018
[3]TOPS模式Sentinel-1数据地面沉降监测研究[D]. 吴岳.中国矿业大学 2017
[4]基于地统计学的陕北黄土高原地形空间分异规律研究[D]. 田丹.南京信息工程大学 2016
[5]时序InSAR技术在常州市地表形变监测中的应用研究[D]. 林辉.南京大学 2016
[6]基于偏移追踪法的D-InSAR矿区形变监测技术[D]. 姚丹丹.中国矿业大学 2016
[7]神东矿区开采沉陷干涉测量与时空变化规律分析[D]. 杨亚莉.河南理工大学 2016
[8]基于SAR图像的输电走廊含水量分布信息提取方法研究[D]. 曾令军.电子科技大学 2016
[9]SAR/InSAR技术用于矿区探测与形变监测研究[D]. 牛玉芬.长安大学 2015
[10]InSAR技术及其在矿区大梯度沉陷监测中的应用研究[D]. 马飞.西安科技大学 2013
本文编号：3251180
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线
2SAR地表形变监测基本原理及误差来源72SAR地表形变监测基本原理及误差来源2.1引言SAR影像用于监测地表形变一般分为两类方法；一类是通过围绕干涉相位发展起来的差分干涉技术以及时间序列方法处理和分析来提取地表形变；另一类是基于SAR影像幅度信息计算互相关系数峰值的偏移量追踪方法。本章对两类方法的基本原理进行介绍，阐述两类方法提取形变的基本流程以及处理过程中的误差来源。2.2差分InSAR技术基本原理2.2.1InSAR干涉几何原理星载SAR系统属于重复轨道干涉系统，特征是单天线通道接受信号，卫星雷达以一定的周期和小幅度的轨道偏离对同一地区重复成像，两侧获得的SAR影像对应像素的相位值进行差分得到干涉相位图[49]。结合几何原理如图2.1所示阐述InSAR主要的干涉几何关系。图2.1InSAR干涉几何模型如图2.1所示，假设卫星以垂直形式飞入地面，沿着S1和S2轨道对地面的目标P的分别进行成像，通过雷达传感器对地面目标P以电磁波的形式传播来回的信号。图中，沿着法线方向目标点P距离参考面长度（即大地高）为h；R1,R2分别表示卫星雷达在S1(主影像)和S2(副影像）位置对P点观测时的斜距；H为卫星通过时时距离参考面的距
西安科技大学全日制工程硕士学位论文10参考椭球面相位、地形引起的相位和形变相位的几何模型。图2.2为相位几何图。图2.2相位几何图（1）参考椭球面相位几何模型为了求得地面点P的参考椭球面相位，依据SAR成像具有斜距投影特性，可将P点等斜距投影至参考椭球面，得到P0点，则有11Rr,对应于主影像的卫星雷达至P0点的侧视角0。此时参考椭球面相位ref根据下式计算：)(4)(42121rrRrref(2.15)根据图2.2可知，)sin(021||BBrrR得到)sin(440|BBref(2.16)（2）地形相位几何模型SAR观测实际地表往往不位于参考椭球面上，如图2.2中的P点，是具有一定大地高h的地面点。此时InSAR干涉相位的构成除了参考椭球面之外，还包含了由于目标大地高h引起的相位分量，即地形相位。从图2.2中得知由于观测目标P的大地高h导致雷达侧视角增加了，导致22Rr，两次SAR影像对应的斜距差为：21RRR(2.17)根据斜距差与基线的关系：
【参考文献】：
期刊论文
[1]时序InSAR技术在地球环境监测及其资源管理中的应用:以交城-清徐地区为例[J]. 师芸,李伟轩,唐亚明,席磊,孟欣. 武汉大学学报(信息科学版). 2019(11)
[2]惠州市惠城区水资源供需平衡分析及配置探讨[J]. 廖叶颖. 广东水利水电. 2019(07)
[3]基于SBAS和IPTA技术的京津冀地区地面沉降监测[J]. 曹群,陈蓓蓓,宫辉力,周超凡,罗勇,高明亮,王旭,史珉,赵笑笑,左俊杰. 南京大学学报(自然科学). 2019(03)
[4]基于PS-InSAR和SBAS技术监测南京市地面沉降[J]. 高二涛,范冬林,付波霖,雍琦,兰艳萍. 大地测量与地球动力学. 2019(02)
[5]SBAS技术在地面沉降监测中的应用——以武汉市为例[J]. 蓝秦隆,邹进贵. 测绘通报. 2018(S1)
[6]粤东盆地早侏罗世金鸡组物源分析及其对华南构造背景的约束[J]. 刘念,姜宝玉,周雪瑶,周卫明. 高校地质学报. 2018(01)
[7]InSAR变形监测方法与研究进展[J]. 朱建军,李志伟,胡俊. 测绘学报. 2017(10)
[8]融合D-InSAR和Offset-tracking技术的矿区沉降信息提取[J]. 刘沂轩,杨俊凯,范洪冬,杜珍应,曹久立. 河南理工大学学报(自然科学版). 2017(05)
[9]广东省龙门上窝矿区水泥用石灰岩矿地质特征及开发利用前景[J]. 钟艳飞,冀英梅,叶荷. 城市建设理论研究(电子版). 2016(31)
[10]短基线集InSAR技术用于大同盆地地面沉降、地裂缝及断裂活动监测[J]. 杨成生,张勤,赵超英,季灵运. 武汉大学学报(信息科学版). 2014(08)
博士论文
[1]面向矿区大梯度形变监测的SAR影像Pixel-tracking关键问题研究[D]. 黄继磊.中国矿业大学 2017
[2]高分辨率相干散射体雷达干涉建模及形变信息提取方法[D]. 于冰.西南交通大学 2015
[3]基于InSAR观测同震地表形变场反演汶川地震断层滑移[D]. 杨莹辉.西南交通大学 2015
[4]区域性地面沉降InSAR监测关键技术研究[D]. 葛大庆.中国地质大学（北京） 2013
[5]差分干涉雷达技术用于不连续形变的监测研究[D]. 赵超英.长安大学 2009
硕士论文
[1]Sentinel-1数据在同震形变和震后形变研究中的应用[D]. 陈树.中国地震局地震预测研究所 2018
[2]甘肃黑方台黄土滑坡InSAR精细化识别与监测[D]. 朱文峰.长安大学 2018
[3]TOPS模式Sentinel-1数据地面沉降监测研究[D]. 吴岳.中国矿业大学 2017
[4]基于地统计学的陕北黄土高原地形空间分异规律研究[D]. 田丹.南京信息工程大学 2016
[5]时序InSAR技术在常州市地表形变监测中的应用研究[D]. 林辉.南京大学 2016
[6]基于偏移追踪法的D-InSAR矿区形变监测技术[D]. 姚丹丹.中国矿业大学 2016
[7]神东矿区开采沉陷干涉测量与时空变化规律分析[D]. 杨亚莉.河南理工大学 2016
[8]基于SAR图像的输电走廊含水量分布信息提取方法研究[D]. 曾令军.电子科技大学 2016
[9]SAR/InSAR技术用于矿区探测与形变监测研究[D]. 牛玉芬.长安大学 2015
[10]InSAR技术及其在矿区大梯度沉陷监测中的应用研究[D]. 马飞.西安科技大学 2013
本文编号：3251180
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