【摘要】：城市地面沉降是世界范圍內(nèi)主要的工程地質(zhì)問題之一,地面沉降會造成建筑物、道路和橋梁等的損壞,嚴(yán)重影響著人類的生活生產(chǎn)活動。因此,對城市地區(qū)地表進(jìn)行形變識別和監(jiān)測對于確定容易出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害的城市脆弱地區(qū)具有重要意義,這是城市可持續(xù)規(guī)劃和減災(zāi)的關(guān)鍵因素。星載合成孔徑雷達(dá)(InSAR)作為近年來迅速發(fā)展的一種對地觀測技術(shù)已經(jīng)成為城市地面沉降監(jiān)測的重要手段。在InSAR技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的多時相InSAR(multi-temporal InSAR,MT-InSAR)方法使用同一研究區(qū)域內(nèi)的多幅SAR影像對時間序列上后向散射強(qiáng)度穩(wěn)定的點(diǎn)目標(biāo)進(jìn)行分析,降低了傳統(tǒng)InSAR技術(shù)中的誤差,可以得到毫米甚至厘米級的監(jiān)測精度,滿足城市地表大范圍、長時間、高精度的連續(xù)監(jiān)測的要求。同時,Sentinel-1A號衛(wèi)星的發(fā)射為對地觀測提供了更短的訪問周期和更大的覆蓋范圍,再加上其數(shù)據(jù)免費(fèi),為我們研究地表形變提供了更多的機(jī)會。基于以上論述,本文的主要研究內(nèi)容包括:(1)詳細(xì)闡述了 InSAR技術(shù)和MT-InSAR技術(shù)的基本理論,重點(diǎn)闡述了MT-InSAR技術(shù)的兩種具有代表性的算法:PS-InSAR和斯坦福永久散射體干涉方法(Stanford method for persistent scatterers algorithm,StaMPS)。同時對MT-InSAR技術(shù)在城市地表監(jiān)測應(yīng)用中的關(guān)鍵問題進(jìn)行了總結(jié)與分析。另外還分析了 Sentinle-1A衛(wèi)星TOP模式的SAR影像在干涉處理中的解斜、配準(zhǔn)等問題。(2)以武漢市為例,利用MT-InSAR技術(shù)對武漢市2017年3月至2018年1月期間的地表進(jìn)行了沉降監(jiān)測,研究數(shù)據(jù)使用歐空局Sentinel-1A衛(wèi)星所提供的20景升軌影像。實驗結(jié)果表明,武漢市整體比較穩(wěn)定,有局部地區(qū)沉降量過大,就分布而言中部大部分地區(qū)和周邊山區(qū)沉降量比較穩(wěn)定,主城區(qū)內(nèi)出現(xiàn)多個沉降漏斗。武漢市年均沉降速率在20mm/year左右,最大的累計沉降量達(dá)到40mm。其中較大的沉降漏斗位于漢江區(qū)、漢陽區(qū)和洪山區(qū)。通過對實驗結(jié)果進(jìn)行內(nèi)、外符合精度的評定,發(fā)現(xiàn)利用MT-InSAR技術(shù)和Sentinel-1A數(shù)據(jù)能夠滿足城市地面監(jiān)測的精度要求,可用于城市地表沉降監(jiān)測。
【圖文】：

邐＾２．７）逡逑由式（２．７）可以看出，干涉相位和ＡＲ線性相關(guān)［２６１。逡逑在圖２．１中，衛(wèi)星高度Ｈ極大于Ｂ，ＳＪＰＳ２到Ｐ點(diǎn)的視線向可以視為近似逡逑平行，于是上式便可以近似為：逡逑４＾ｒＡＲ邋Ａｔｔ邐４＾ｒ逡逑＝（Ｐ＼ｖ邋￣９ｉｐ邋＝邐邐邐邋￣一－￣Ｂｈ邋＝邋—－—Ｂｓｉｎ（（９－？）邐（２．８）逡逑其中，為基線Ｂ在垂直于垂直基線Ｂ±方向上的分量，稱為水平基線�？煎义蠎]到參考橢球面的不同，Ｐ點(diǎn)的相位值為：逡逑４＾ｒ邐．逡逑（ｐ＾＜邋—邋——邋Ｂｓｉｎ（＾０邋—ｃｘ．）邐（２．９）逡逑Ａ逡逑由此可以得到地面點(diǎn)Ｐ去除對應(yīng)地球橢球面上的Ｐ＇點(diǎn)代表的平地相位后的逡逑相位為：逡逑４／ｒ邐Ａｔｔ逡逑＾Ｐ．ｌｌａｔｌｅｎ邋＝邋＜Ｐ？邋￣邐￣邋—邋Ｂ邋００５（６＾邋－邋ｄ）８０邋＝邋一￣—邋Ｂ0±（５０邐（２邋１邋0邋）逡逑式中，Ｂｆｌｌ＝Ｂｃｏｓ（慫－0０，是ｐ＇點(diǎn)對應(yīng)的垂直基線，}9為主影像獲取的衛(wèi)Ｍｓ，逡逑７逡逑

圖２．２Ｄ－ＩｎＳＡＲ技術(shù)原理示意圖逡逑Ｆｉｇ．２．２邋Ｄ－ＩｎＳＡＲ邋ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑如圖２．２所示，差分干涉測量中，不僅需要考慮地表點(diǎn)Ｐ的形變ｄｐ，同時逡逑不能忽視由于大氣對于雷達(dá)波傳播的影響，即大氣效應(yīng)ｓＰ，綜上可得：逡逑Ａｎ邐Ｂ°逡逑＾Ｔ（ＢＳｉｎ（ＷＤＰ－ＳＰ－＾＾ｈ）邐（２．１４）逡逑己知地面點(diǎn)Ｐ的干涉相位為：逡逑９＝（Ｐ＾邋＋邋％ｅｆ邋＋邋％ｔｍ邋＋邋＾ｔｏｐｏ邋＋邋ｉｎｃｉｓｅ邐（２．１５）逡逑４＾ｒ逡逑式中，，邐＝—＇￣Ｄｐ邐（２．１６）逡逑９逡逑
【學(xué)位授予單位】：山東科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P642.26;P237

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