【摘要】：差分合成孔徑雷達干涉測量(D-InSAR,Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar)技術以其高達厘米乃至毫米級的監(jiān)測精度,從眾多對地觀測手段中脫穎而出。但是常規(guī)的D-InSAR技術基于不同時間覆蓋同一測區(qū)的兩幅雷達影像進行緩慢形變監(jiān)測時,由于兩次數(shù)據(jù)獲取時間不同且平臺在空間上無法完全重合以及目標的散射特性不同等因素導致失相干,造成后續(xù)的相位解纏及實際應用十分困難,因此其在監(jiān)測長時間范圍內地表緩慢形變中受到了限制。在地表形變反演時為了極大限度克服失相干和大氣延遲相位對監(jiān)測精度的影響,時間序列的InSAR技術應運而生。其以長時間序列散射特性穩(wěn)定的點為研究對象,通過提取并利用這些點目標的相位信息反演得到地面沉降情況。時序InSAR方法監(jiān)測地質災害已取得了豐富的研究成果,在太原、北京、大同、及黃河三角洲等地區(qū)得到與實測沉降趨勢相符的高精度形變結果,進一步證實了其在地面沉降監(jiān)測應用方面的的潛力。地面沉降是目前我國所面臨的嚴重地質災害之一,沉降監(jiān)測是有效監(jiān)管地面沉降不不可或缺的環(huán)節(jié)。如何及時詳細地了解地面沉降時空演化特征,研究分析地面沉降機理是首要的任務。本文在介紹時間序列技術的原理及具體流程的基礎上,進一步探討時序InSAR中的關鍵技術,并基于此技術獲取了高精度的地面沉降信息。本文主要的研究內容和取得的成果可概括如下:(1)InSAR基本原理簡介簡要介紹了 InSAR和D-InSAR技術的基本原理和技術流程,在此基礎上分析了影響監(jiān)測精度的誤差來源。針對傳統(tǒng)D-InSAR技術的限制因素,著重闡述了目前幾種應用較為廣泛的時間序列InSAR技術。(2)呂梁山區(qū)大范圍形變探測識別利用覆蓋呂梁山區(qū)的4個軌道57景哨兵數(shù)據(jù),采用干涉圖堆疊技術(Stacking)進行大范圍地面沉降災害早期識別,成功探測出多處地面沉降區(qū)域,并結合研究區(qū)內采礦分布圖,定性分析了呂梁山區(qū)地面沉降時空演化情況。(3)小基線集技術在交城-清徐地區(qū)地面沉降監(jiān)測的應用針對山西省交城-清徐地區(qū)開展了 InSAR時間序列地面形變監(jiān)測,基于小基線集技術和ALOSPALSAR數(shù)據(jù)獲取了其形變時間序列結果,分析了2007-2010年間地面沉降發(fā)育的時間和空間特征,進一步對地面沉降機理進行分析。并通過對比同期GPS結果與監(jiān)測結果,發(fā)現(xiàn)二者具有較高的一致性,證明了監(jiān)測結果的有效性和可靠性。(4)短基線干涉點目標分析法在地面沉降的研究應用結合小基線集技術和永久散射體技術的優(yōu)點,重點研究了干涉點目標分析技術的關鍵技術與流程,并借鑒小基線集技術的思想,實現(xiàn)二者的融合,即短時空基線干涉點目標分析技術,使用2017.11-2018.10間交城-清徐一帶的哨兵數(shù)據(jù)提取年平均形變速率及形變時間序列。將獲取結果與歷史形變信息對比,分析兩階段地面沉降發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀,為沉降成因與趨勢分析提供基礎信息。
【圖文】：

26圖 3.1 呂梁山區(qū) 2017.10-2018-03 地面年平均沉降速率及分布根據(jù)呂梁山區(qū)大范圍形變探測結果可以發(fā)現(xiàn)，相比野外實地調查 Stacking 技術可以快速高效地識別標定出地面沉降災害區(qū)域，不僅能夠確定其具體災害位置，還可以發(fā)現(xiàn)地面沉降的空間分布特征，，為地面沉降災害高精度監(jiān)測與后續(xù)的災害治理奠定了基礎。同時研究結果進一步證實了 InSAR 技術在地面沉降等環(huán)境監(jiān)測中的重要性，而且必將成為國家礦產(chǎn)資源管理的重要工具與執(zhí)法的重要依據(jù)。

圖 3.2 離柳礦區(qū)沉降地面年平均沉降速率圖 圖 3.3 汾西礦區(qū)地面年平均沉降速率圖3.4 小結本章簡單介紹了呂梁山區(qū)的地質概況和 Stacking 技術的基本原理，利用2017.10-2018.03 間的 Sentinel-1A 數(shù)據(jù)獲取了呂梁山區(qū)大范圍地面沉降區(qū)域及其分布情況，并分析了研究區(qū)地面沉降發(fā)展與礦產(chǎn)開采的關系。說明 Stacking 技術可以有效應用于呂梁山區(qū)地面沉降災害監(jiān)測中，為地質災害監(jiān)測防治提供技術支持與保障。
【學位授予單位】：西安科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：P237;P642.26

【參考文獻】

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本文編號：2671745