發(fā)布時(shí)間：2017-08-29 03:12

  本文關(guān)鍵詞：基于非局部化濾波的MT-InSAR地表形變監(jiān)測(cè)

  更多相關(guān)文章： 非局部化濾波 相干散射體 多時(shí)相雷達(dá)干涉 地面沉降

【摘要】：地面沉降具有反應(yīng)滯后和進(jìn)程緩慢的特點(diǎn),但該緩慢性地質(zhì)災(zāi)害會(huì)給城市建筑物、地下管道造成破壞,嚴(yán)重威脅著人們的生活和生產(chǎn)安全。在我國(guó),地面沉降較為嚴(yán)重的地區(qū)包括華北平原、長(zhǎng)江三角洲和汾渭盆地。其中,華北平原地區(qū)的地面沉降最為嚴(yán)重。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人口的增加,地下水的過(guò)度開采導(dǎo)致了該區(qū)域形成了多個(gè)地下水漏斗,影響了城市的可持續(xù)發(fā)展。差分合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量(Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar, DInSAR)以其監(jiān)測(cè)范圍廣、分辨率高、全天候、幾乎不受云雨限制等諸多優(yōu)勢(shì),已成為區(qū)域地表形變監(jiān)測(cè)的一種有效方法。近年來(lái),隨著TerraSAR-X. COSMO-SkyMed等高分辨率SAR衛(wèi)星影像投入使用,多時(shí)相雷達(dá)干涉測(cè)量(Multi-Temporal InSAR, MT-InSAR)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展,并成為形變監(jiān)測(cè)的重要技術(shù)手段之一。該方法通過(guò)探測(cè)相干點(diǎn)目標(biāo)(Coherent Target, CT)能對(duì)城市區(qū)域進(jìn)行更加精細(xì)的緩慢地面沉降監(jiān)測(cè)。但由于時(shí)空失相干等因素導(dǎo)致在非城市區(qū)域所能探測(cè)的相干點(diǎn)目標(biāo)相對(duì)較少,進(jìn)而造成無(wú)法提供全面的區(qū)域形變信息。為獲取研究區(qū)域高精度和空間覆蓋的地表形變信息,本論文以天津地區(qū)為實(shí)驗(yàn)區(qū),在已有MT-InSAR技術(shù)基礎(chǔ)上,引入非局部化濾波方法,提高干涉圖的質(zhì)量以增加在非城市區(qū)域可識(shí)別相干點(diǎn)目標(biāo)的數(shù)量和密度。本論文具體工作如下：(1)針對(duì)傳統(tǒng)濾波方法在處理高分辨率SAR影像時(shí)會(huì)損失邊緣信息的問(wèn)題,本論文采用同時(shí)考慮影像振幅和相位信息的非局部化濾波方法來(lái)提高干涉對(duì)的質(zhì)量。它將局部濾波擴(kuò)展到全域,充分利用了影像中的冗余信息能更好的保留邊緣細(xì)節(jié),有效恢復(fù)低相干地區(qū)的干涉條紋。(2)利用模擬數(shù)據(jù)和真實(shí)數(shù)據(jù)探討了非局部化濾波對(duì)于高分辨率SAR影像的適應(yīng)性。分別使用多視、自適應(yīng)濾波和非局部干涉濾波方法對(duì)仿真數(shù)據(jù)和TanDEM-X真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。不同濾波方法對(duì)比分析結(jié)果表明,非局部干涉濾波結(jié)果在抑制噪聲的同時(shí)能更好的保留影像的細(xì)節(jié)信息。(3)由于非城市區(qū)域失相干較為嚴(yán)重,往往無(wú)法探測(cè)到該區(qū)域的形變信息。本論文在MT-InSAR基礎(chǔ)上引入非局部化波方法提高干涉對(duì)的質(zhì)量,以此提高相干散射體在非城市區(qū)域的空間采樣密度和形變解算精度。(4)以天津地區(qū)39景TerraSAR-X影像為數(shù)據(jù)源,分別采用MT-InSAR和基于非局部化濾波的MT-InSAR (NLMT-InSAR)解算時(shí)序形變。兩種方法解算結(jié)果顯示,NLMT-InSAR探測(cè)到的CT點(diǎn)相較于MT-InSAR提高了41%,在非城市區(qū)域相干散射體擁有更高的空間采樣率和更完整的形變場(chǎng)；分別與水準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,MT-InSAR與NLMT-InSAR監(jiān)測(cè)結(jié)果的均方根誤差分別為4.75 mm和3.16 mm,這表明NLMT-InSAR方法具有更高的解算精度。通過(guò)理論分析及實(shí)驗(yàn)研究表明,在相干性較差的非城市區(qū)域,基于非局部化濾波的MT-InSAR方法能夠提高該區(qū)域的形變探測(cè)精度和空間覆蓋度。
【關(guān)鍵詞】：非局部化濾波 相干散射體 多時(shí)相雷達(dá)干涉 地面沉降
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P642.26;P237
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 第1章 緒論12-19
• 1.1 研究背景與研究意義12-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3 目前存在問(wèn)題16-17
• 1.4 論文研究目標(biāo)與主要內(nèi)容17-18
• 1.5 論文組織結(jié)構(gòu)18-19
• 第2章 基于SAR影像的地表形變探測(cè)原理19-30
• 2.1 干涉幾何和相位分量19-22
• 2.1.1 SAR干涉幾何19-21
• 2.1.2 干涉相位分量21-22
• 2.2 DInSAR地表形變探測(cè)22-26
• 2.2.1 DInSAR基本原理22-23
• 2.2.2 DInSAR解算流程23-25
• 2.2.3 DInSAR形變探測(cè)誤差源分析25-26
• 2.3 相干點(diǎn)目標(biāo)地表形變探測(cè)26-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第3章 非局部化濾波基本原理和算法30-38
• 3.1 傳統(tǒng)干涉相位濾波算法30-32
• 3.1.1 空間域?yàn)V波30-31
• 3.1.2 頻率域?yàn)V波31-32
• 3.2 非局部化濾波算法32-36
• 3.2.1 非局部均值濾波32
• 3.2.2 非局部干涉濾波32-36
• 3.3 濾波精度評(píng)價(jià)指標(biāo)36-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第4章 NL-InSAR濾波干涉圖質(zhì)量增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)38-50
• 4.1 仿真數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析38-42
• 4.1.1 仿真數(shù)據(jù)與濾波處理38-41
• 4.1.2 NL-InSAR濾波精度評(píng)價(jià)41-42
• 4.2 基于非局部化濾波地形三維信息提取42-48
• 4.2.1 NL-InSAR地形提取流程42-43
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及研究區(qū)域43-45
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與精度分析45-48
• 4.3 本章小結(jié)48-50
• 第5章 NLMT-InSAR天津地面沉降監(jiān)測(cè)應(yīng)用實(shí)例50-65
• 5.1 研究區(qū)域與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)50-52
• 5.2 NLMT-InSAR實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理52-57
• 5.2.1 NL-InSAR干涉圖生成53-55
• 5.2.2 時(shí)序形變解算55-57
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析57-64
• 5.3.1 形變結(jié)果與對(duì)比分析57-61
• 5.3.2 精度分析與驗(yàn)證61-62
• 5.3.3 沉降分析62-64
• 5.4 本章小結(jié)64-65
• 總結(jié)與展望65-67
• 致謝67-68
• 參考文獻(xiàn)68-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文74

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