本文關鍵詞：基于PS-InSAR技術的高速鐵路沉降監(jiān)測研究

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【摘要】：我國的高速鐵路具有運行速度快、安全性好、能耗較低等優(yōu)點,但是由于列車的快速運行,會對橋梁以及路基產(chǎn)生影響。由于受到人為因素和自然因素的影響,高速鐵路沿線及其周邊會有緩慢的地表沉降,同時高速運行的列車會對路基和橋梁等產(chǎn)生壓力,久而久之,路基以及橋梁會產(chǎn)生變形。作為高速鐵路的建設大國,我國的高鐵遍及祖國的各個地方和方向,因此如何有效的監(jiān)測高速鐵路路基以及橋梁的沉降成為了一個新的熱題。同時,由于高鐵會經(jīng)過不同的地質(zhì)環(huán)境,因此急需一種監(jiān)測效率高、監(jiān)測范圍廣以及監(jiān)測精度高的新方法。合成孔徑雷達差分干涉測量技術(DInSAR)作為合成孔徑雷達干涉測量技術(InSAR)的一個擴展與延伸,可全天候、大面積、快速地監(jiān)測地表形變信息,已經(jīng)日漸成為研究地表形變監(jiān)測的重要技術。在高速鐵路沉降監(jiān)測中,傳統(tǒng)的大地測量方法(水準測量、GPS測量)作為接觸式測量監(jiān)測周期相對較長、野外工作量大且易受自然環(huán)境的影響,合成孔徑雷達差分干涉測量技術能有效的彌補這些不足。然而,由于傳統(tǒng)合成孔徑雷達差分干涉測量技術易受時間失相關、空間失相關以及大氣效應的影響,所以在監(jiān)測地表時序微小形變時,傳統(tǒng)的DInSAR技術的應用受到了限制。而在傳統(tǒng)DInSAR技術基礎上發(fā)展起來的基于永久散射體(persistent scatterer,PS)時序差分干涉測量技術(PS-InSAR)因能有效的克服時間、空間失相關和大氣延遲的影響,其監(jiān)測精度更高、監(jiān)測結(jié)果更加可靠。PS-InSAR技術是在傳統(tǒng)DInSAR技術基礎上發(fā)展起來的一種雷達數(shù)據(jù)處理改進技術,該技術可以接受精度不高的DEM數(shù)據(jù)作為參考DEM,適合監(jiān)測緩慢的地表形變。本文所使用的數(shù)據(jù)為德國TerraSAR-X衛(wèi)星所拍攝的30景X波段的高分辨率SAR影像數(shù)據(jù)以及90米分辨率的SRTM DEM數(shù)據(jù),SAR影像數(shù)據(jù)獲取的時間為2009年3月27日至2010年12月14日。通過對SAR影像數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)預處理、主影像選取、PS點選取、差分干涉以及差分干涉相位函數(shù)模型的建立與解算后得到天津市靜海區(qū)的地面沉降速率圖和沉降時序圖,最后選擇京滬高鐵靜海段上典型PS點進行PS點沉降時序分析。通過此實驗驗證了PS-InSAR技術在高速鐵路沉降監(jiān)測中的可行性和可靠性。
【關鍵詞】：DInSAR PS-InSAR 高速鐵路 沉降
【學位授予單位】：中國地質(zhì)大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U213.157;P642.26
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-14
• 1.1 引言10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢10-13
• 1.3 研究內(nèi)容及論文結(jié)構(gòu)13-14
• 第2章 INSAR技術及其應用14-31
• 2.1 SAR圖像的成像特點14-16
• 2.2 SAR圖像特征16-18
• 2.2.1 SAR圖像的幾何特性16-17
• 2.2.2 SAR圖像噪聲特征17
• 2.2.3 SAR圖像目標特征17
• 2.2.4 SAR圖像極化特征17-18
• 2.3 INSAR技術基本原理18-20
• 2.4 干涉相位成份分析20-24
• 2.5 合成孔徑雷達差分干涉測量24-27
• 2.5.1 二軌法差分干涉測量24-25
• 2.5.2 三軌法差分干涉測量25-26
• 2.5.3 四軌法差分干涉測量26-27
• 2.6 合成孔徑雷達差分干涉測量案例分析27-31
• 2.6.1 DIn SAR技術的局限性27-30
• 2.6.2 DIn SAR技術案例-巴姆地震30-31
• 第3章 基于永久散射體干涉測量技術31-44
• 3.1 PS-INSAR基本原理和方法31-43
• 3.1.1 永久散射體及其識別31-35
• 3.1.2 SAR干涉對組合模式35-37
• 3.1.3 PSInSAR信號分解基本理論與方法37-43
• 3.2 PS-INSAR數(shù)據(jù)處理流程43-44
• 第4章 基于永久散射體干涉測量技術應用于高速鐵路沉降監(jiān)測實例分析44-65
• 4.1 研究區(qū)域背景介紹44-45
• 4.1.1 自然地理概況44
• 4.1.2 地質(zhì)概況44-45
• 4.2 實驗數(shù)據(jù)45-46
• 4.2.1 SAR數(shù)據(jù)45-46
• 4.2.2 DEM數(shù)據(jù)46
• 4.3 PS-INSAR技術數(shù)據(jù)處理過程46-64
• 4.3.1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與裁剪46-47
• 4.3.2 圖像配準47
• 4.3.3 公共主影像的選取47-49
• 4.3.4 選擇PS點49-50
• 4.3.5 差分干涉圖的生成50-53
• 4.3.6 差分干涉相位函數(shù)模型建立及解算53-59
• 4.3.7 PSInSAR沉降結(jié)果分析59-60
• 4.3.8 高鐵上PS點時序分析60-64
• 4.4 本章小結(jié)64-65
• 第5章 總結(jié)與展望65-67
• 致謝67-68
• 參考文獻68-71

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本文編號：1113712