多平台时序InSAR技术的地表形变联合监测方法研究

发布时间：2017-09-02 07:28

  本文关键词：多平台时序InSAR技术的地表形变联合监测方法研究

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【摘要】：随着越来越多的搭载SAR传感器卫星的升空以及对地观测时间的不断累积,不同传感器、不同波段以及不同成像几何(也就是不同平台)的SAR数据也越来越多,由于它们在分辨率、地物散射特性、获取时间等方面的不同,使得各平台SAR数据之间在地表形变监测时具有一种“互补”的特点。然而现有InSAR技术研究中,利用不同平台SAR数据进行地表形变联合监测的研究还相对较少。为充分挖掘多平台SAR数据在地表形变监测中的潜力,发挥多平台SAR数据的优势,本文基于MTInSAR技术(多时序InSAR技术)对利用多平台SAR数据联合监测地表形变的方法进行了研究。并将其应用到沧州地区,对该区域的地表沉降现象进行了监测和分析。主要研究成果和结论如下:(1)对InSAR及DInSAR原理进行了简单介绍,在此基础上引出和概括了两种MTInSAR技术——PS技术和SBAS技术;(2)提出了利用多平台SAR数据、基于无水平形变假设的地表形变联合监测方法(联合监测方法I)。该方法主要利用MTInSAR技术监测结果和“同名点对”搜索与融合方法来进行基于多平台SAR数据的地表竖直形变联合监测,联合监测结果与单一平台SAR数据监测结果相比具有监测频率高(时间分辨率高)、监测点密度大(空间分辨率高)和噪声点少的优势,更有利于非线性(时间维度)或非均匀(空间维度)地表形变的监测和反演;(3)研究了利用多平台SAR数据、基于水平形变速率不变假设的地表形变联合监测方法(联合监测方法II)。该方法首先利用MTInSAR技术得到各平台SAR数据形变监测结果,而后基于“同名点对”搜索和加权最小二乘方法来反演研究区水平形变速率(各监测点水平形变速率相同)和竖直形变速率。该联合监测方法较单一平台SAR数据监测方法,具有能够反演地表三维或“伪三维”形变速率的优势;(4)研究与改进了利用多平台SAR数据、基于小基线技术和正则化方法的地表形变联合监测方法(联合监测方法III)。将观测值权重引入到该方法中,并根据研究区地表形变的特点将正则化矩阵由原方法的单位对角矩阵扩展为一般矩阵,改进的方法能够更好的考虑各差分干涉测量值的观测质量和研究区的地表形变特点。该联合监测方法可以得到地表形变二维或三维(由具体的数据情况决定)的时序监测结果,具有能够增加监测频率,反演多维地表形变的优势;(5)对本文研究的三种联合监测方法进行了总结和分析,得出以下结论和建议:(1)待监测区域地表水平形变较小时,如地下水开采导致的地表形变,建议使用联合监测方法I进行形变监测;(2)无法确定待监测区域地表水平形变大小且待监测区域范围较小时,建议使用联合监测方法II进行形变监测;(3)待监测区域SAR数据丰富(3种及以上平台SAR数据)时,建议使用联合监测方法III进行形变监测;(6)利用基于多平台SAR数据的地表形变时序InSAR技术联合监测方法对沧州地区地表形变进行了监测,对地表整体沉降情况和重点对象(包括重点区域和构建筑物)沉降特点进行了分析。结果表明:(1)研究区沉降中心分别位于沧州市区西北面青县和东南面沧县,沧州市区沉降现象不显著。研究区域在监测期间,以-10至-20 mm/yr量级的平均沉降速率和-40至-160 mm的最大累积沉降量为主,都占监测区域总监测点的78%;(2)研究区南北四个沉降中心(谭缺屯村、叩庄村、大马庄村和黄官屯村)年均沉降量均达到-55 mm/yr,且都位于非城市区域。沉降中心的地表沉降表现出明显的非线性特性,引起沉降变缓及停止的主要因素为降水量大小和地下水埋深;(3)研究区南、北两大主要沉降区域均位于水系较发达区域,沧州市区累积沉降量值在空间上呈现出由外向里不断减小的特点。
【关键词】：地表形变监测 InSAR技术 多平台SAR数据 沧州地区 地下水抽取
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P227
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-18
• 主要变量注释表18-20
• 1 绪论20-30
• 1.1 选题背景与研究意义20-21
• 1.2 国内外研究现状21-28
• 1.3 主要研究内容28
• 1.4 技术路线与论文组织结构28-30
• 2 In SAR技术理论基础30-42
• 2.1 InSAR及DInSAR技术原理简介30-37
• 2.2 时序InSAR技术原理简介37-41
• 2.3 小结41-42
• 3 基于多平台SAR数据的地表形变联合监测方法42-78
• 3.1 利用多平台SAR数据联合监测地表形变的基础42-44
• 3.2 基于无水平形变假设及多平台SAR数据的联合监测技术与方法——联合监测方法I44-57
• 3.3 基于水平形变不变假设及多平台SAR数据的联合监测技术与方法——联合监测方法II57-61
• 3.4 基于小基线技术和正则化方法的多平台InSAR联合监测技术与方法——联合监测方法III61-76
• 3.5 小结76-78
• 4 基于多平台SAR数据的沧州地表沉降监测及分析78-91
• 4.1 研究区概况及数据准备78-81
• 4.2 研究区地表沉降监测及分析81-90
• 4.3 小结90-91
• 5 结论与展望91-93
• 5.1 研究成果和结论91-92
• 5.2 问题与展望92-93
• 参考文献93-100
• 作者简历100-102
• 学位论文数据集102

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 葛大庆;王艳;范景辉;刘圣伟;郭小方;王毅;;地表形变D-InSAR监测方法及关键问题分析[J];国土资源遥感;2007年04期

2 葛大庆;郭小方;王毅;王艳;刘圣伟;;基于序列差分干涉纹图的地表形变速率提取[J];国土资源遥感;2007年01期

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本文编号：777187