基于D-InSAR和Offset Tracking技术的滑坡形变场提取研究

发布时间：2017-06-08 04:15

  本文关键词：基于D-InSAR和Offset Tracking技术的滑坡形变场提取研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：2013年中国国土资源公报指出：全国共发生各类地质灾害15403起,其中仅滑坡就有9849起,占全国各类地质灾害的64%,滑坡俨然已成为我国最多发的自然灾害。如何实施有效的滑坡监测,对于保障民生尤为重要,传统滑坡监测只能监测个滑坡体上个别特征点的形变位移,监测点位稀疏,不能很好的反应滑坡的整体形变趋势。近年来发展的合成孔径雷达可以对地表进行全天候、高精度、空间连续的监测,恰好可以弥补传统监测手段的不足。本文以长江三峡库区树坪滑坡为监测对象,应用差分合成孔径雷达干涉测量技术(D-InSAR)和偏移量跟踪技术(Offset tracking),提取了树坪滑坡全年的形变场。同时对D-InSAR技术中存在的大气相位去除问题,提出基于最小二乘的大气相位模拟算法。最后,利用GPS测量数据验证InSAR技术得出的树坪滑坡形变结果的精度。本文主要成果和结论如下：(1)利用10景TerraSAR-X降轨3m分辨率条带模式数据,采用常规D-InSAR技术获取了2012年1-3月份和12月份共8个图像对的树坪滑坡形变场。分析得出,D-InSAR技术可以精确提取处于缓慢变形阶段的滑坡体形变场,在此时间段内,树坪滑坡体的最大形变速率为1cm/月。(2)利用3景TerraSAR-X降轨1m精细模式数据,采用Offset tracking技术获取了2012年4-11月份共两个像对的树坪滑坡形变场。得出树坪滑坡体在突变阶段最大形变速率达到了15cm/月。(3)改进了常规D-InSAR中大气相位去除算法。基于最小二乘法,提取稳定区域的大气延迟相位与相应的高程值进行二次多项式曲线拟合,利用拟合的多项式模拟出形变区的大气延迟,并去除,得到了更加准确的滑坡形变场。(4)利用地面实测数据和已有资料,定性和定量分析了D-InSAR和Offset tracking技术的精度。结果表明,树坪滑坡在整体向北移动的同时,在其上面又发育了两个形变量级较大的小型局部滑坡。在与地面实测数据的对比中认为：D-InSAR技术的监测精度在1cm之内,Offset tracking的精度为5-10cm。(5)分析了两种提取方法的适用性和优劣势。D-InSAR技术具有亚cm级观测精度,且对地形变化非常敏感,可以提取缓慢变形阶段的滑坡形变场,但是其要求两景影像需要具有很好的相干性,因此对于失相干严重的区域则无法使用。Offset tracking技术基于影像的强度信息,因此对图像对的相干性要求很低,可以很好的与D-InSAR技术互补。但是,Offset tracking技术的提取结果精度有限,并且噪声的干扰很严重,导致形变结果误差较大。
【关键词】：树坪滑坡 D-InSAR Offset tracking 形变场 大气相位
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P642.22;P204
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 引言10
• 1.2 选题目的和意义10-13
• 1.2.1 传统滑坡形变调查与监测手段11-12
• 1.2.2 InSAR技术监测滑坡形变12-13
• 1.3 滑坡形变InSAR监测国内外研究现状与趋势13-16
• 1.3.1 常规D-InSAR滑坡形变监测研究现状14-15
• 1.3.2 Offset tracking滑坡形变监测研究现状15-16
• 1.4 本文组织结构和技术路线16-18
• 第2章 合成孔径雷达SAR形变测量18-30
• 2.1 雷达卫星平台18-20
• 2.1.1 星载雷达卫星概况18-19
• 2.1.2 SAR基础简介19-20
• 2.2 合成孔径雷达干涉测量(InSAR)20-26
• 2.2.1 InSAR的基本原理20-24
• 2.2.2 差分干涉形变测量(D-InSAR)的原理24-26
• 2.2.3 常规差分干涉SAR形变监测的适用范围和优缺点26
• 2.3 Offset tracking形变监测26-30
• 2.3.1 Offset tracking基本原理26-28
• 2.3.2 Offset tracking适用范围和误差因素分析28-30
• 第3章 研究区概况及数据源30-38
• 3.1 树坪滑坡概况30-32
• 3.1.1 地理位置30-31
• 3.1.2 地质构造及滑坡形成原因31-32
• 3.1.3 气候及环境特点32
• 3.2 数据源32-38
• 3.2.1 SAR数据获取33-34
• 3.2.2 DEM数据获取34-35
• 3.2.3 地面实测GPS数据35-36
• 3.2.4 水位信息36-37
• 3.2.5 降雨信息37-38
• 第4章 树坪滑坡形变场的提取及分析38-50
• 4.1 D-InSAR技术提取树坪滑坡形变场38-46
• 4.1.1 数据选取及数据处理38-43
• 4.1.2 存在的问题及解决办法43-46
• 4.1.3 处理结果及定性分析46
• 4.2 Offset tracking技术提取树坪滑坡形变场46-50
• 4.2.1 数据选取及数据处理47-48
• 4.2.2 处理结果及定性分析48-50
• 第5章 D-InSAR与Offset tracking技术提取滑坡形变场的精度评定50-60
• 5.1 地面实测数据三维分量转为LOS形变分量50-51
• 5.1.1 三维分量转换原理50-51
• 5.1.2 地面实测LOS形变结果51
• 5.2 常规D-InSAR监测成果及精度分析51-56
• 5.2.1 提取D-InSAR监测形变量51-54
• 5.2.2 D-InSAR技术精度分析54-56
• 5.3 Offset tracking技术监测成果及精度分析56-58
• 5.3.1 提取Offset tracking监测形变量56-57
• 5.3.2 Offset tracking技术精度分析57-58
• 5.4 树坪滑坡形变场稳定性评价58-60
• 第6章 总结和展望60-62
• 6.1 研究取得的成果与存在的问题60-61
• 6.1.1 取得的成果60-61
• 6.1.2 存在的问题61
• 6.2 未来工作的展望61-62
• 致谢62-63
• 特别致谢63-64
• 参考文献64-67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李曼;夏耶;葛大庆;张玲;范景辉;王艳;;基于精细DEM的InSAR大气相位改正试验研究[J];国土资源遥感;2013年02期

2 侯安业;张景发;刘斌;罗毅;刘国林;;PS-InSAR与SBAS-InSAR监测地表沉降的比较研究[J];大地测量与地球动力学;2012年04期

3 林子晔;;GAMMA中ISP模块SAR影像处理若干问题解析[J];北京测绘;2012年03期

4 雷玲;周荫清;李景文;Roland Burgmann;;PS-InSAR技术在伯克利山滑坡监测中的应用[J];北京航空航天大学学报;2012年09期

5 谢谟文;王增福;胡Z

本文编号：431371