本文選題：GPS + InSAR　； 參考：《長安大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：GPS、InSAR作為兩種具有代表性的現(xiàn)代空間大地測量技術(shù)在探索地殼運動、解釋地球物理現(xiàn)象等方面發(fā)揮著日益重要的作用。但是在空間分辨率方面,GPS受限于地面接收機的數(shù)量,空間域的分辨率比較低,InSAR則可以實現(xiàn)大區(qū)域的面狀觀測;時間分辨率方面,GPS可以根據(jù)需要設(shè)置測量頻率,InSAR則受限于衛(wèi)星的往返周期,時間域分辨率較低;觀測精度方面,連續(xù)觀測GPS可以獲取高精度的水平形變,InSAR則由于入射角的關(guān)系,對垂直向形變比較敏感。因此兩者具有很好的互補性,如何有效融合兩類數(shù)據(jù)獲取研究區(qū)域高時空分辨率、高精度的三維形變場具有很強的現(xiàn)實意義和研究價值�，F(xiàn)代測量平差是一種以誤差理論和經(jīng)典測量平差為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)處理技術(shù),并引入數(shù)理統(tǒng)計、線性代數(shù)、矩陣論等一系列現(xiàn)代數(shù)學(xué)理論發(fā)展形成的新理論和新方法,目前已被廣泛應(yīng)用于多手段、多分辨率和多時態(tài)的測量數(shù)據(jù)集成研究中。本文借鑒平差理論與方法在“3S”集成數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用,以GPS-InSAR數(shù)據(jù)融合三維形變監(jiān)測研究中存在的問題為研究導(dǎo)向,以GPS-InSAR觀測數(shù)據(jù)融合的函數(shù)模型、隨機模型為核心研究內(nèi)容,以近代測量平差中附加系統(tǒng)參數(shù)平差、方差分量估計等思想為研究突破口,實現(xiàn)GPS與InSAR觀測數(shù)據(jù)的最優(yōu)融合。主要研究創(chuàng)新內(nèi)容如下:1.解析優(yōu)化法與最小二乘法的等價關(guān)系研究基于Gibbs能量方程的解析優(yōu)化法和基于數(shù)據(jù)特點及成像幾何關(guān)系的最小二乘法兩者之間的關(guān)系。假設(shè)兩種方法的定權(quán)方式一致,最小二乘法得到的法方程即為解析優(yōu)化法的求解線性方程組,兩種方法具有等價關(guān)系。因此不需要設(shè)計復(fù)雜的數(shù)值迭代模型,考慮在GPS-InSAR數(shù)據(jù)融合的基本最小二乘模型基礎(chǔ)上,引入近代測量平差的誤差理論與數(shù)據(jù)處理方法,以實現(xiàn)兩類數(shù)據(jù)的最優(yōu)融合。2.附加系統(tǒng)參數(shù)的升降軌InSAR-GPS數(shù)據(jù)融合模型(函數(shù)模型)升降軌InSAR的數(shù)據(jù)配置情況下,成像幾何的差異有助于提高三維形變解算的精度。但是基于DEM誤差、相位解纏參考點的選取、大氣誤差及起算基準的不同等因素的分析,InSAR升降軌數(shù)據(jù)之間以及InSAR數(shù)據(jù)與GPS數(shù)據(jù)之間會存在系統(tǒng)性的差異。由此提出采用附加系統(tǒng)參數(shù)平差的方法來處理系統(tǒng)誤差的影響。由于不同誤差源的系統(tǒng)誤差相互交織在一起,難以采用顧及系統(tǒng)誤差特點的附加參數(shù)模型,同時考慮到InSAR形變監(jiān)測誤差源中,大氣噪聲、DEM誤差等與地形相關(guān)性比較大,于是將系統(tǒng)誤差的綜合影響視為一個整體,以高精度的GPS觀測值為約束,在升降軌InSAR觀測方程中分別加入一個跟點的位置有關(guān)的系統(tǒng)誤差函數(shù)作為系統(tǒng)誤差整體改正項來進行補償,建立附加系統(tǒng)參數(shù)的升降軌InSAR-GPS數(shù)據(jù)融合模型。最后分別通過模擬數(shù)據(jù)與西安地區(qū)的實測數(shù)據(jù)驗證了該方法獲取高精度三維地表形變的有效性和可行性,形變量解算精度在ENU方向都有提高,其中在U方向提高顯著。3.基于垂直方向方差分量估計的GPS-InSAR數(shù)據(jù)聯(lián)合解算方法(隨機模型)針對GPS-InSAR數(shù)據(jù)聯(lián)合解算三維形變場研究中函數(shù)模型已知,但隨機模型難以確定的問題,考慮到InSAR觀測值對水平形變不敏感,水平方向形變場主要取決于GPS-Kriging插值的結(jié)果,在分析基于方差分量估計的InSAR/GPS觀測值的隨機模型驗后估計方法的基礎(chǔ)上,提出了基于垂直方向方差分量估計的GPS-InSAR數(shù)據(jù)聯(lián)合解算三維形變場的方法。該方法通過對GPS垂直向觀測量和InSAR-LOS向觀測量在垂直方向的投影作方差分量估計,根據(jù)求得的單位權(quán)方差因子結(jié)合水平方向Kriging插值的方差確定水平方向的權(quán)陣,由此得到各類觀測量較為合理的先驗方差,提高模型解算精度。實驗證明,該方法能夠在GPS點密度較小時,提高解算效率,取得更高的精度。4.斷層自動剖分技術(shù)反演汶川Mw7.9同震滑動分布(實際應(yīng)用)將上述模型算法應(yīng)用于實際地學(xué)問題研究中,以汶川Mw7.9地震GPS、InSAR同震觀測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),采用附加系統(tǒng)參數(shù)的GPS-InSAR綜合形變模型解算汶川地區(qū)高精度三維形變場,并以此作為地表形變約束,結(jié)合斷層幾何參數(shù)反演結(jié)果,利用三角位錯元斷層自動剖分技術(shù)反演其同震滑動分布。位錯元之間的平滑過渡以及滑動量、滑動形式、矩震級都表明:相比于GPS三維形變場,附加系統(tǒng)參數(shù)的GPS-InSAR綜合形變模型所得三維形變場能夠反演得到更為精細可靠的滑動分布結(jié)果。
[Abstract]:......
【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】：2017
【分類號】：P315.7;P22

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