基于D-InSAR的东北多年冻土退化区地表形变研究

发布时间：2017-05-16 06:11

  本文关键词：基于D-InSAR的东北多年冻土退化区地表形变研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在我国内蒙古阿尔山、黑龙江嫩江、北安、伊春、鹤岗一线以北,广泛分布多年冻土,这一地区被称作东北高纬度多年冻土区。近一百年来,受全球变化影响,我国东北高纬度冻土区多年冻土处于严重退化状态,导致这一地区环境地质条件和工程地质条件发生剧烈变化,地面不均匀沉降、山体滑坡现象增多,严重影响本区的高速公路路基稳定和运营安全。本文以地处小兴安岭西北段,与东北高纬度冻土区南界相交地带的北安至黑河高速公路路域为研究区,应用遥感技术获取大范围地表信息,采用热红外遥感方法反演地表温度,对研究区域岛状冻土分布进行了研究；采用D-InSAR地表形变检测方法,研究区域地表形变；进而探讨了区域冻土分布、退化与地表形变的关系。采用大气校正法对2009年3月3日,5月22日和9月11日的3景landsat7 ETM+影像数据进行地表温度反演。根据地表比辐射率和NASA提供的卫星过境时刻的大气参数计算地表的辐射强度,并利用普朗克公式的反函数获取地表温度。通过对地温分布结果的验证,发现本文采用反演方法获得研究区热红外地表温度的可靠性较高。以反演得到的地表温度(LST)数据为区域冻土区划分的主导能量指标,在ArcGIS中分类分析。以计算的区域地表平均温度为阈值,辅助人工解译,制定研究区冻土划分标准,得到研究区地表温度图的低温区域并进行3张低温图的叠加分析,生成区域冻土分布图。对得到的冻土分布区内的高程、坡向进一步分析发现：研究区内绝大部分冻土分布在研究区的低海拔,阳坡位置,这一分布规律与区域兴安-贝加尔型冻土分布规律吻合。又经过现场验证,得出生成的冻土分布图与现场冻土钻探结果比较一致。以2007-2010年13景ALOS PALSAR雷达影像(SAR)为数据源,采用差分合成孔径雷达(D-InSAR)地表形变检测的方法进行区域地表形变研究,得到研究区雷达视线向的地表形变图,提取垂直形变部分生成垂直形变图。以2009年12月16日为参考,采用6组时间连续的垂直形变图,得到研究区2010年累计地表垂直形变图。通过分析研究区北黑公路路域沉降格局和现场监测数据验证表明,获取的垂直形变图与研究区实际沉降格局保持一致,与现场实际情况比较吻合。将生成的研究区冻土分布图与垂直形变图叠加,得到相似的分布形态。如上得到的2010年度北黑公路路域发生滑坡、沉降的路段,也都有冻土分布。又对地表垂直形变图内的高程分布分析可知,累积形变较大区域内的高程主要分布在高程值较低的区域,说明了区域形变较大的位置分布在低海拔区,与冻土分布的规律相同。根据以上三点证据表明区域形变与冻土分布、退化关系密切。本研究将先进的遥感技术引入研究区,通过热红外地温反演、D-InSAR地表形变监测等方法,进行了研究区冻土分布、地表形变的研究,生成了研究区冻土分布图和累计地表垂直形变图。研究成果有助于区域内公路勘察、选线、养护和灾害预警,并为研究区以北的多年冻土区提供研究经验和借鉴之处。
【关键词】：东北岛状冻土 冻土退化 Landsat也温反演 D-InSAR 冻土分布 地表形变
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P642.14
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 1 绪论12-27
• 1.1 研究背景12-17
• 1.2 冻土分布研究进展17-20
• 1.3 热红外地表温度反演研究进展20-22
• 1.3.1 光学遥感卫星的发展20-21
• 1.3.2 地表温度反演研究的发展21-22
• 1.4 差分干涉合成孔径雷达地表形变研究进展22-26
• 1.4.1 雷达遥感卫星的发展22-24
• 1.4.2 D-InSAR形变监测技术的发展24-26
• 1.5 研究的内容26-27
• 2 研究区概况27-40
• 2.1 研究区基本情况27-31
• 2.1.1 地形、地貌27
• 2.1.2 气象、水文27-28
• 2.1.3 地质构造28-29
• 2.1.4 地层29-30
• 2.1.5 水文地质30-31
• 2.2 研究区的冻土31-34
• 2.2.1 研究区冻土南界与演变31-32
• 2.2.2 多年冻土特征与影响因素32-34
• 2.2.3 气候变化与研究区冻土退化34
• 2.3 北黑公路34-40
• 2.3.1 北黑公路建设情况34-35
• 2.3.2 北黑公路路域主要灾害35-40
• 3 基于遥感地表温度数据的冻土分布研究40-48
• 3.1 引言40
• 3.2 基于Landsat ETM+的地表温度反演40-45
• 3.2.1 研究方法40
• 3.2.2 数据源及预处理40-42
• 3.2.3 地温反演流程42-44
• 3.2.4 地温结果的验证44-45
• 3.3 研究区冻土分布45-47
• 3.3.1 研究区冻土划分准则45
• 3.3.2 研究区冻土分布图45-47
• 3.4 本章小结47-48
• 4 基于D-InSAR技术的地表形变研究48-76
• 4.1 引言48
• 4.2 D-InSAR获取地表形变原理48-56
• 4.2.1 遥感的概念及分类48-49
• 4.2.2 干涉合成孔径雷达测量(InSAR)技术原理49-53
• 4.2.3 差分干涉雷达测量(D-InSAR)技术原理53-56
• 4.3 D-InSAR获取研究区地表形变56-75
• 4.3.1 数据源56-57
• 4.3.2 软件平台57-58
• 4.3.3 处理流程58-75
• 4.4 本章小结75-76
• 5 冻土分布图与地表垂直形变图的分析验证76-90
• 5.1 引言76
• 5.2 冻土分布图的分析验证76-79
• 5.2.1 通过冻土分布规律进行验证76-78
• 5.2.2 通过现场监测数据进行验证78-79
• 5.3 地表垂直形变图的分析验证79-88
• 5.3.1 通过区域沉降格局进行验证79-87
• 5.3.2 通过局部形变监测数据进行验证87-88
• 5.4 研究区冻土分布与地表形变88-89
• 5.5 本章小结89-90
• 结论90-92
• 参考文献92-100
• 攻读学位期间发表的学术论文100-101
• 致谢101-102

【参考文献】

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1 周幼吾,郭东信;我国多年冻土的主要特征[J];冰川冻土;1982年01期

2 徐e呑，

本文编号：369702