本文關鍵詞：基于非局部化濾波的MT-InSAR地表形變監(jiān)測

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【摘要】：地面沉降具有反應滯后和進程緩慢的特點,但該緩慢性地質(zhì)災害會給城市建筑物、地下管道造成破壞,嚴重威脅著人們的生活和生產(chǎn)安全。在我國,地面沉降較為嚴重的地區(qū)包括華北平原、長江三角洲和汾渭盆地。其中,華北平原地區(qū)的地面沉降最為嚴重。隨著經(jīng)濟的發(fā)展、人口的增加,地下水的過度開采導致了該區(qū)域形成了多個地下水漏斗,影響了城市的可持續(xù)發(fā)展。差分合成孔徑雷達干涉測量(Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar, DInSAR)以其監(jiān)測范圍廣、分辨率高、全天候、幾乎不受云雨限制等諸多優(yōu)勢,已成為區(qū)域地表形變監(jiān)測的一種有效方法。近年來,隨著TerraSAR-X. COSMO-SkyMed等高分辨率SAR衛(wèi)星影像投入使用,多時相雷達干涉測量(Multi-Temporal InSAR, MT-InSAR)得到了長足的發(fā)展,并成為形變監(jiān)測的重要技術手段之一。該方法通過探測相干點目標(Coherent Target, CT)能對城市區(qū)域進行更加精細的緩慢地面沉降監(jiān)測。但由于時空失相干等因素導致在非城市區(qū)域所能探測的相干點目標相對較少,進而造成無法提供全面的區(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)為實驗區(qū),在已有MT-InSAR技術基礎上,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)域可識別相干點目標的數(shù)量和密度。本論文具體工作如下：(1)針對傳統(tǒng)濾波方法在處理高分辨率SAR影像時會損失邊緣信息的問題,本論文采用同時考慮影像振幅和相位信息的非局部化濾波方法來提高干涉對的質(zhì)量。它將局部濾波擴展到全域,充分利用了影像中的冗余信息能更好的保留邊緣細節(jié),有效恢復低相干地區(qū)的干涉條紋。(2)利用模擬數(shù)據(jù)和真實數(shù)據(jù)探討了非局部化濾波對于高分辨率SAR影像的適應性。分別使用多視、自適應濾波和非局部干涉濾波方法對仿真數(shù)據(jù)和TanDEM-X真實數(shù)據(jù)進行實驗。不同濾波方法對比分析結果表明,非局部干涉濾波結果在抑制噪聲的同時能更好的保留影像的細節(jié)信息。(3)由于非城市區(qū)域失相干較為嚴重,往往無法探測到該區(qū)域的形變信息。本論文在MT-InSAR基礎上引入非局部化波方法提高干涉對的質(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)解算時序形變。兩種方法解算結果顯示,NLMT-InSAR探測到的CT點相較于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；分別與水準數(shù)據(jù)進行對比,MT-InSAR與NLMT-InSAR監(jiān)測結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。通過理論分析及實驗研究表明,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)域的形變探測精度和空間覆蓋度。
【關鍵詞】：非局部化濾波 相干散射體 多時相雷達干涉 地面沉降
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3 目前存在問題16-17
• 1.4 論文研究目標與主要內(nèi)容17-18
• 1.5 論文組織結構18-19
• 第2章 基于SAR影像的地表形變探測原理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形變探測誤差源分析25-26
• 2.3 相干點目標地表形變探測26-29
• 2.4 本章小結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 空間域濾波30-31
• 3.1.2 頻率域濾波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 濾波精度評價指標36-37
• 3.4 本章小結37-38
• 第4章 NL-InSAR濾波干涉圖質(zhì)量增強實驗38-50
• 4.1 仿真數(shù)據(jù)實驗及結果分析38-42
• 4.1.1 仿真數(shù)據(jù)與濾波處理38-41
• 4.1.2 NL-InSAR濾波精度評價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 實驗數(shù)據(jù)及研究區(qū)域43-45
• 4.2.3 實驗結果與精度分析45-48
• 4.3 本章小結48-50
• 第5章 NLMT-InSAR天津地面沉降監(jiān)測應用實例50-65
• 5.1 研究區(qū)域與實驗數(shù)據(jù)50-52
• 5.2 NLMT-InSAR實驗數(shù)據(jù)處理52-57
• 5.2.1 NL-InSAR干涉圖生成53-55
• 5.2.2 時序形變解算55-57
• 5.3 實驗結果與分析57-64
• 5.3.1 形變結果與對比分析57-61
• 5.3.2 精度分析與驗證61-62
• 5.3.3 沉降分析62-64
• 5.4 本章小結64-65
• 總結與展望65-67
• 致謝67-68
• 參考文獻68-74
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文74

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本文編號：751000