【摘要】：合成孔徑雷達差分干涉測量（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，該技術作為一種新興的空間對地觀測技術，具有高分辨率高精度等特點，該技術已經被廣泛地應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數據覆蓋，而且在時間上會有一定的重疊度，因此多源SAR衛(wèi)星數據的融合處理研究不但成為可能，也成為必須的科學研究課題基于此，利用不同傳感器不同軌道的SAR數據獲取更短周期時間序列更密集的監(jiān)測結果將為地面沉降等地質災害的治理與防治提供結果更為合理的科學依據 然而，常規(guī)D-InSAR技術容易受時間空間基線失相干，DEM誤差和大氣效應等限制，其在地表形變監(jiān)測中難以獲得可靠的監(jiān)測結果另一方面，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數據只能獲得監(jiān)測時間比較稀疏的時間序列結果，不能完全準確地反映出研究區(qū)域的地表形變特征，而多源SAR數據的融合處理能夠實現多類數據的統(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)定相位的點目標的時間序列InSAR新技術研究，并開展了多源SAR數據處理的相關理論和試驗分析，從而獲得了高精度的地表形變信息本文主要研究內容和成果如下： （1）在介紹InSAR和D-InSAR技術基本原理的基礎上，對影響D-InSAR監(jiān)測地表形變精度的誤差源和對應的減弱措施進行了系統(tǒng)的介紹針對常規(guī)D-InSAR技術容易受到時空失相干和大氣延遲效應影響等限制因素，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和小基線集技術等進行了簡要介紹 （2）針對D-InSAR形變監(jiān)測中的各種誤差源，研究了以點目標作為研究對象的干涉點目標分析技術的原理及數據處理流程，包括基于幅度信息相干系數和SAR影像頻譜特性的點目標識別方法，并給出了各種方法的適用條件使用太原市已獲取的ENVISAT ASAR數據通過幅度離差指數閾值和點目標檢測方法識別具有穩(wěn)定散射特性的高相干點目標，并采用干涉點目標分析技術中的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行迭代求解，分離出地形誤差與線性形變速率，并根據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果，通過對比分析發(fā)現SBAS+PS方法在數據量較少時也具備獲取較高精度的監(jiān)測結果，形變監(jiān)測精度達毫米級另外，還利用干涉點目標分析技術中的單一PS方法對高分辨率的TERRASAR-X數據進行處理，并與中等分辨率的ENVISAT ASAR結果進行對比分析，發(fā)現兩類數據監(jiān)測結果具有很高的一致性 （3）本文研究了多源SAR數據融合獲取地表形變場的基本原理以及數據處理的關鍵步驟，并利用該方法對太原市C波段的ENVISATASAR以及X波段的TERRASAR-X影像數據進行融合處理獲取了比單一傳感器的SAR數據周期更短時間更加密集的時間序列監(jiān)測結果，更加真實的反映太原市的地表形變特征 （4）本文通過InSAR技術利用覆蓋太原市從上世紀90年代至今的不同時間段不同分辨率的SAR數據獲取太原市1992-2013年的地面沉降監(jiān)測結果，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)展的歷史和現狀，為其機理研究和趨勢分析提供基礎信息并與同時期的水準監(jiān)測結果及GPS監(jiān)測結果進行了對比分析，發(fā)現InSAR結果與水準和GPS結果具有較高的一致性
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：P225.1;P236
【圖文】：

都需要到實地去布點和布網，需要耗費大量的人力與物力，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)，在大多數情況下都不能獲取實時的監(jiān)測結果，難以滿足相關部門對地面沉降災害防治快速應對 實時監(jiān)測預合成孔徑雷達干涉測量（Interferometric SyntheticAperture Radar，InSAR） 年被成功應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方術作為一種全天時 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 準確等優(yōu)勢地質災害監(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 技術的基礎上，差分合成孔徑雷達干涉測量 D-InSAR 技術應運而生nSAR 技術已被廣泛應用于城市地面沉降[9][10] 地震[11][12][13][14][15] 火山[16]19]等地質災害的監(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 數據究的熱點，為研究工作者提供了大量的 SAR 數據 ERS-1 與 ERS-2 衛(wèi)星道參數，構成串行模式，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 ERS-1/2 衛(wèi)星極大地推進了 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，橫要應用于機載干涉雷達系統(tǒng)以及航天飛 3 機的干涉雷達系統(tǒng)；單模式通常應用于星載雷達系統(tǒng)；沿軌道干涉測量模式主要應用于目前，國際上比較流行的星載 SAR 傳感器都是利用重復軌道干進行形變測量的 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 的基本原理及數據處理流程基本原理重復軌道 SAR 干涉測量的幾何關系為例，簡要地介紹 InSAR 技

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 劉國祥;陳強;丁曉利;;基于雷達干涉永久散射體網絡探測地表形變的算法與實驗結果[J];測繪學報;2007年01期

2 張永紅;張繼賢;龔文瑜;;基于SAR干涉點目標分析技術的城市地表形變監(jiān)測[J];測繪學報;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;2010年03期

4 鄭銑鑫,武強,侯艷聲,吳孟杰,應玉飛;城市地面沉降研究進展及其發(fā)展趨勢[J];地質論評;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];工程地質學報;2009年03期

7 何慶成;葉曉濱;李志明;劉文波;;我國地面沉降現狀及防治戰(zhàn)略設想[J];高校地質學報;2006年02期

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

9 劉媛媛;張勤;趙超英;楊成生;;PS-InSAR技術用于太原市地面沉降形變分析[J];大地測量與地球動力學;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技術監(jiān)測太原市2003～2009年地表形變場[J];地球物理學報;2011年03期

相關博士學位論文 前2條

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

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

本文編號：2774210