【摘要】：合成孔徑雷達(dá)差分干涉測量（D-InSAR）利用SAR影像所攜帶的相位信息來獲取高精度的地表形變信息，該技術(shù)作為一種新興的空間對地觀測技術(shù)，具有高分辨率高精度等特點，該技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于地面沉降等地表形變的監(jiān)測中隨著ENVISATASAR ALOS PALSAR TERRASAR-X RADARSAT-2COSMO-SkyMed等SAR衛(wèi)星相繼發(fā)射，使得同一區(qū)域被具有不同波段不同軌道的SAR數(shù)據(jù)覆蓋，而且在時間上會有一定的重疊度，因此多源SAR衛(wèi)星數(shù)據(jù)的融合處理研究不但成為可能，也成為必須的科學(xué)研究課題基于此，利用不同傳感器不同軌道的SAR數(shù)據(jù)獲取更短周期時間序列更密集的監(jiān)測結(jié)果將為地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害的治理與防治提供結(jié)果更為合理的科學(xué)依據(jù) 然而，常規(guī)D-InSAR技術(shù)容易受時間空間基線失相干，DEM誤差和大氣效應(yīng)等限制，其在地表形變監(jiān)測中難以獲得可靠的監(jiān)測結(jié)果另一方面，對于同一研究區(qū)域，不同SAR傳感器所反映出的形變信息往往存在一定的偏差，而且單一類型的SAR傳感器都有特定的重訪周期，只依靠單一軌道的SAR數(shù)據(jù)只能獲得監(jiān)測時間比較稀疏的時間序列結(jié)果，不能完全準(zhǔn)確地反映出研究區(qū)域的地表形變特征，而多源SAR數(shù)據(jù)的融合處理能夠?qū)崿F(xiàn)多類數(shù)據(jù)的統(tǒng)一，并且能夠獲取監(jiān)測時間更加密集的時間序列 針對以上兩方面的問題，本文以太原地區(qū)作為實驗研究區(qū)域，開展了在影像上具有穩(wěn)定相位的點目標(biāo)的時間序列InSAR新技術(shù)研究，并開展了多源SAR數(shù)據(jù)處理的相關(guān)理論和試驗分析，從而獲得了高精度的地表形變信息本文主要研究內(nèi)容和成果如下： （1）在介紹InSAR和D-InSAR技術(shù)基本原理的基礎(chǔ)上，對影響D-InSAR監(jiān)測地表形變精度的誤差源和對應(yīng)的減弱措施進(jìn)行了系統(tǒng)的介紹針對常規(guī)D-InSAR技術(shù)容易受到時空失相干和大氣延遲效應(yīng)影響等限制因素，對目前比較成熟的D-InSAR算法的原理，永久散射體干涉測量技術(shù)和小基線集技術(shù)等進(jìn)行了簡要介紹 （2）針對D-InSAR形變監(jiān)測中的各種誤差源，研究了以點目標(biāo)作為研究對象的干涉點目標(biāo)分析技術(shù)的原理及數(shù)據(jù)處理流程，包括基于幅度信息相干系數(shù)和SAR影像頻譜特性的點目標(biāo)識別方法，并給出了各種方法的適用條件使用太原市已獲取的ENVISAT ASAR數(shù)據(jù)通過幅度離差指數(shù)閾值和點目標(biāo)檢測方法識別具有穩(wěn)定散射特性的高相干點目標(biāo)，并采用干涉點目標(biāo)分析技術(shù)中的SBAS+PS和單一PS方法分別形成干涉圖；利用二維線性回歸模型對觀測相位進(jìn)行迭代求解，分離出地形誤差與線性形變速率，并根據(jù)殘余相位分量不同的時空特性，通過時間域的高通濾波與空間域的低通濾波，估計并去除大氣延遲相位及趨勢性的軌道誤差，分別獲取了該區(qū)域年平均地面沉降結(jié)果，通過對比分析發(fā)現(xiàn)SBAS+PS方法在數(shù)據(jù)量較少時也具備獲取較高精度的監(jiān)測結(jié)果，形變監(jiān)測精度達(dá)毫米級另外，還利用干涉點目標(biāo)分析技術(shù)中的單一PS方法對高分辨率的TERRASAR-X數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并與中等分辨率的ENVISAT ASAR結(jié)果進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)兩類數(shù)據(jù)監(jiān)測結(jié)果具有很高的一致性 （3）本文研究了多源SAR數(shù)據(jù)融合獲取地表形變場的基本原理以及數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵步驟，并利用該方法對太原市C波段的ENVISATASAR以及X波段的TERRASAR-X影像數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理獲取了比單一傳感器的SAR數(shù)據(jù)周期更短時間更加密集的時間序列監(jiān)測結(jié)果，更加真實的反映太原市的地表形變特征 （4）本文通過InSAR技術(shù)利用覆蓋太原市從上世紀(jì)90年代至今的不同時間段不同分辨率的SAR數(shù)據(jù)獲取太原市1992-2013年的地面沉降監(jiān)測結(jié)果，分析了各個階段太原市地面沉降的分布，全面掌握了其地面沉降活動形變發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀，為其機(jī)理研究和趨勢分析提供基礎(chǔ)信息并與同時期的水準(zhǔn)監(jiān)測結(jié)果及GPS監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行了對比分析，發(fā)現(xiàn)InSAR結(jié)果與水準(zhǔn)和GPS結(jié)果具有較高的一致性
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：P225.1;P236
【圖文】：

都需要到實地去布點和布網(wǎng)，需要耗費(fèi)大量的人力與物力，而且監(jiān)測范圍點或者觀測墩不能長期保持穩(wěn)定狀態(tài)，在大多數(shù)情況下都不能獲取實時的監(jiān)測結(jié)果，難以滿足相關(guān)部門對地面沉降災(zāi)害防治快速應(yīng)對 實時監(jiān)測預(yù)合成孔徑雷達(dá)干涉測量（Interferometric SyntheticAperture Radar，InSAR） 年被成功應(yīng)用于美國加州蘭德斯地震的形變監(jiān)測后，其受到了廣泛的重視nSAR 技術(shù)的迅猛發(fā)展為高精度的地表形變監(jiān)測提供了一種全新的技術(shù)方術(shù)作為一種全天時 全天候 不受云霧天氣影響的監(jiān)測手段，在地表形變 cm 級甚至 mm 級的精度[7][8]，具有大范圍 低成本 快速 準(zhǔn)確等優(yōu)勢地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測手段空間覆蓋有限，監(jiān)測頻率低 周期長，監(jiān)測點分布稀疏InSAR 技術(shù)的基礎(chǔ)上，差分合成孔徑雷達(dá)干涉測量 D-InSAR 技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生nSAR 技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于城市地面沉降[9][10] 地震[11][12][13][14][15] 火山[16]19]等地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測中，如圖 1.1 所示

圖 1.2 常用 SAR 衛(wèi)星工作時間段示意圖91 年 7 月與 1995 年 4 月歐洲空間局相繼發(fā)射的 ERS-1/2 使得 InSAR 數(shù)據(jù)究的熱點，為研究工作者提供了大量的 SAR 數(shù)據(jù) ERS-1 與 ERS-2 衛(wèi)星道參數(shù)，構(gòu)成串行模式，時間基線僅為 1 天，克服了時間去相干的影響有較高的相干性，35 天的重訪周期滿足了全球覆蓋的要求，ERS-1 衛(wèi)星別于 2000 年與 2011 年中止了服務(wù) ERS-1/2 衛(wèi)星極大地推進(jìn)了 InSAR 技2 年 3 月發(fā)射升空的 ENVISAT 衛(wèi)星是 ERS 系列后繼衛(wèi)星，而且 ENVISA

SAR 傳感器一般可分為三種成像模式：橫跨軌道干涉 interferometry，XTI） 重復(fù)軌道干涉測量模式（repeat-track inter道干涉測量模式（along-track interferometry，ATI）[54] 其中，橫要應(yīng)用于機(jī)載干涉雷達(dá)系統(tǒng)以及航天飛 3 機(jī)的干涉雷達(dá)系統(tǒng)；單模式通常應(yīng)用于星載雷達(dá)系統(tǒng)；沿軌道干涉測量模式主要應(yīng)用于目前，國際上比較流行的星載 SAR 傳感器都是利用重復(fù)軌道干進(jìn)行形變測量的 在論文以下的所有討論中，如果沒有特殊說明涉測量模式而言的 的基本原理及數(shù)據(jù)處理流程基本原理重復(fù)軌道 SAR 干涉測量的幾何關(guān)系為例，簡要地介紹 InSAR 技

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉國祥;陳強(qiáng);丁曉利;;基于雷達(dá)干涉永久散射體網(wǎng)絡(luò)探測地表形變的算法與實驗結(jié)果[J];測繪學(xué)報;2007年01期

2 張永紅;張繼賢;龔文瑜;;基于SAR干涉點目標(biāo)分析技術(shù)的城市地表形變監(jiān)測[J];測繪學(xué)報;2009年06期

3 楊成生;張勤;趙超英;朱武;王亞男;王宏宇;;基于MODIS和GPS的D-InSAR大氣延遲改正[J];大地測量與地球動力學(xué);2010年03期

4 鄭銑鑫,武強(qiáng),侯艷聲,吳孟杰,應(yīng)玉飛;城市地面沉降研究進(jìn)展及其發(fā)展趨勢[J];地質(zhì)論評;2002年06期

5 單新建,柳稼航,馬超;2001年昆侖山口西8.1級地震同震形變場特征的初步分析[J];地震學(xué)報;2004年05期

6 趙超英;張勤;丁曉利;彭建兵;楊成生;;基于InSAR的西安地面沉降與地裂縫發(fā)育特征研究[J];工程地質(zhì)學(xué)報;2009年03期

7 何慶成;葉曉濱;李志明;劉文波;;我國地面沉降現(xiàn)狀及防治戰(zhàn)略設(shè)想[J];高校地質(zhì)學(xué)報;2006年02期

8 劉國祥;張瑞;李陶;于冰;李濤;賈洪果;聶運(yùn)菊;;基于多衛(wèi)星平臺永久散射體雷達(dá)干涉提取三維地表形變速度場[J];地球物理學(xué)報;2012年08期

9 劉媛媛;張勤;趙超英;楊成生;;PS-InSAR技術(shù)用于太原市地面沉降形變分析[J];大地測量與地球動力學(xué);2014年02期

10 吳宏安;張永紅;陳曉勇;Lu Zhong;都潔;孫中惠;孫廣通;;基于小基線DInSAR技術(shù)監(jiān)測太原市2003～2009年地表形變場[J];地球物理學(xué)報;2011年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 趙超英;差分干涉雷達(dá)技術(shù)用于不連續(xù)形變的監(jiān)測研究[D];長安大學(xué);2009年

2 葛大慶;區(qū)域性地面沉降InSAR監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)（北京）;2013年

本文編號：2774210