本文關(guān)鍵詞：基于多衛(wèi)星平臺(tái)的MC-SBAS長(zhǎng)時(shí)序形變解算模型與方法，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：人類頻繁的地下活動(dòng)和自然地質(zhì)活動(dòng)易造成地下流體移動(dòng)和地下層空洞,從而導(dǎo)致地殼表面受力不均產(chǎn)生區(qū)域性地表沉降。近年來(lái),城市或居住人口密集地區(qū)頻發(fā)地表沉降的次生災(zāi)害,如地面塌陷、房屋裂縫或坍塌、道路變形斷裂等,造成了嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。因此,有必要開展及時(shí)、準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)分析,以便進(jìn)行應(yīng)急治理并確定適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施；積極發(fā)展科學(xué)有效的新型空間對(duì)地監(jiān)測(cè)途徑與技術(shù)體系迫在眉睫。上世紀(jì)末開始興起的合成孔徑雷達(dá)差分干涉(Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar, DInSAR)技術(shù)以其快速高效、監(jiān)測(cè)面積廣、不受時(shí)間限制并且解算精度高等優(yōu)勢(shì),在區(qū)域地表形變監(jiān)測(cè)中得到廣泛應(yīng)用。針對(duì)大氣延遲、軌道參數(shù)不精準(zhǔn)、DEM誤差和系統(tǒng)熱噪聲的負(fù)面效應(yīng),Berardino于2002年提出了基于時(shí)域建模的短基線集(Small Baseline Subsets, SBAS)形變解算方法,對(duì)累積型地表形變具有極高的適應(yīng)性與解算精度,成為近年來(lái)的學(xué)術(shù)研究熱點(diǎn)。然而,在長(zhǎng)時(shí)序形變建模中難以回避時(shí)域影像采樣稀疏的情況,在后續(xù)解算過程中,短基線組合模式產(chǎn)生的離散獨(dú)立數(shù)據(jù)集將導(dǎo)致系統(tǒng)方程秩虧的問題。此時(shí),常規(guī)SBAS方法采用奇異值分解(Singular Value Decomposition, SVD)難以得到可靠的形變序列。為了拓展地表形變監(jiān)測(cè)的時(shí)問跨度并減低時(shí)域數(shù)據(jù)的離散性,有必要融合多平臺(tái)數(shù)據(jù)開展聯(lián)合建模與協(xié)同分析。針對(duì)時(shí)序影像稀疏／間斷導(dǎo)致的方程奇異性與多平臺(tái)數(shù)據(jù)源的投影差異及數(shù)據(jù)不一致性,本論文提出了附加非線性模型約束的多平臺(tái)短基線集解算策略(Model Confined SBAS,MC-SBAS),即采用非線性模型約束獨(dú)立集形變傳遞,提高時(shí)序形變解算結(jié)果的可靠性及精度。本論文具體工作如下：(1)為解決獨(dú)立數(shù)據(jù)集引起的系統(tǒng)方程秩虧問題,本論文提出附加非線性模型約束的解算策略,在常規(guī)SBAS系統(tǒng)方程中加入在每個(gè)時(shí)刻點(diǎn)建立的非線性約束模型,使得系統(tǒng)方程滿秩可逆的同時(shí)約束連接獨(dú)立數(shù)據(jù)集合間的形變,保證時(shí)序形變的連續(xù)性。(2)依據(jù)地表形變的復(fù)雜特征,采用一階線性、二階非線性、周期性、高程誤差和常數(shù)項(xiàng)組合的非線性形變模型,并以此作為約束條件解算地表形變。采用天津地區(qū)的23景PALSAR影像進(jìn)行實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明,本論文所提出的MC-SBAS方法及采用的非線性模型是有效的,并且在時(shí)序影像稀疏／間斷情況下依然能夠保證時(shí)序形變的穩(wěn)健性。(3)為拓展形變監(jiān)測(cè)的時(shí)間跨度,本論文對(duì)基于單平臺(tái)解算的MC-SBAS方法完善和改進(jìn),建立基于多平臺(tái)的非線性約束模型及解算方法。以真實(shí)參數(shù)信息模擬多平臺(tái)差分相位,加入四組隨機(jī)噪聲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。統(tǒng)計(jì)兩種方法與標(biāo)準(zhǔn)值的差異,MC-SBAS結(jié)果在-5 mm到5 mm區(qū)間分布的誤差較SBAS結(jié)果提高19%,均方根誤差降低±12.5mm；再對(duì)比兩種方法的各組時(shí)序形變結(jié)果,MC-SBAS方法能夠連接多平臺(tái)數(shù)據(jù)集,并且在噪聲影響下還能保持形變重建的穩(wěn)定性。(4)采用美國(guó)南加州地區(qū)的ERS和ASAR影像進(jìn)行地表形變監(jiān)測(cè),其中ERS為10幅2002～2005年的降軌影像,ASAR為20幅2004～2008年的降軌影像,分別采用MC-SBAS和常規(guī)SBAS方法解算時(shí)序形變。對(duì)比分析兩種方法解算結(jié)果,在空間域上形變分布基本一致,在時(shí)域上MC-SBAS解算結(jié)果更加平滑和連續(xù)；再分別與GPS數(shù)據(jù)對(duì)比分析,MC-SBAS和常規(guī)SBAS方法解算結(jié)果與GPS的均方根誤差分別為8.7 mm和11.7mm, MC-SBAS方法具有更高的解算精度。通過理論及實(shí)驗(yàn)研究表明,本論文提出的多平臺(tái)MC-SBAS方法能夠?qū)崿F(xiàn)秩虧方程解算和多平臺(tái)數(shù)據(jù)聯(lián)合建模,相較于常規(guī)SBAS方法,附加非線性模型約束的解算策略,不僅提高了地表形變重建的可靠性和精度,還拓展了形變監(jiān)測(cè)的時(shí)間跨度。
【關(guān)鍵詞】：MC-SBAS 合成孔徑雷達(dá)干涉 多衛(wèi)星平臺(tái) 長(zhǎng)時(shí)序形變監(jiān)測(cè)
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P642.26;P237
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 研究背景與意義12-14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀分析14-17
• 1.3 目前存在的問題17-18
• 1.4 論文研究目標(biāo)與主要內(nèi)容18-19
• 1.5 論文組織結(jié)構(gòu)19-20
• 第2章 DInSAR基本原理及分析20-31
• 2.1 干涉幾何和相位分量20-25
• 2.1.1 SAR干涉幾何模型20-22
• 2.1.2 干涉相位分量22-25
• 2.2 DInSAR形變探測(cè)方法25-29
• 2.2.1 二軌法25-26
• 2.2.2 三軌法26-27
• 2.2.3 四軌法27
• 2.2.4 形變提取數(shù)據(jù)處理流程27-29
• 2.3 DInSAR形變探測(cè)誤差源分析29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第3章 MC-SBAS長(zhǎng)時(shí)序形變解算模型與方法31-45
• 3.1 差分相位觀測(cè)量31-34
• 3.1.1 干涉影像組合31-32
• 3.1.2 DInSAR形變解算32-33
• 3.1.3 差分相位校正33-34
• 3.2 短基線集時(shí)序形變解算模型34-37
• 3.2.1 最小二乘34-35
• 3.2.2 奇異值分解35-36
• 3.2.3 非線性模型約束36-37
• 3.3 長(zhǎng)時(shí)序形變解算流程37-39
• 3.4 MC-SBAS方法穩(wěn)健性驗(yàn)證39-44
• 3.4.1 數(shù)據(jù)離散度39-40
• 3.4.2 累積形變量分析40-42
• 3.4.3 時(shí)序形變分析42-44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 第4章 多平臺(tái)MC-SBAS長(zhǎng)時(shí)序地表形變解算模型45-58
• 4.1 雷達(dá)衛(wèi)星數(shù)據(jù)特征45-46
• 4.2 多平臺(tái)長(zhǎng)時(shí)序形變探測(cè)46-49
• 4.2.1 單平臺(tái)數(shù)據(jù)解算46-47
• 4.2.2 多平臺(tái)時(shí)序形變建模47-49
• 4.2.3 多平臺(tái)時(shí)序形變解算流程49
• 4.3 模擬數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)49-57
• 4.3.1 系統(tǒng)參數(shù)50-52
• 4.3.2 仿真數(shù)據(jù)52-53
• 4.3.3 時(shí)序形變對(duì)比分析53-55
• 4.3.4 精度評(píng)價(jià)55-57
• 4.4 本章小結(jié)57-58
• 第5章 聯(lián)合ERS和ENVISAT長(zhǎng)時(shí)序形變解算實(shí)例58-72
• 5.1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)源58-61
• 5.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理61-65
• 5.2.1 DInSAR形變數(shù)據(jù)解算61-62
• 5.2.2 時(shí)序形變建模62-65
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析65-70
• 5.3.1 形變結(jié)果與對(duì)比分析65-69
• 5.3.2 精度分析與驗(yàn)證69-70
• 5.4 本章小結(jié)70-72
• 結(jié)論與展望72-74
• 致謝74-76
• 參考文獻(xiàn)76-81

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

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中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

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中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 山鋒;基于SBAS-InSAR技術(shù)的大同市地面沉降監(jiān)測(cè)研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2011年

  本文關(guān)鍵詞：基于多衛(wèi)星平臺(tái)的MC-SBAS長(zhǎng)時(shí)序形變解算模型與方法，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：352328