本文關(guān)鍵詞：基于多衛(wèi)星平臺的MC-SBAS長時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和自然地質(zhì)活動易造成地下流體移動和地下層空洞,從而導致地殼表面受力不均產(chǎn)生區(qū)域性地表沉降。近年來,城市或居住人口密集地區(qū)頻發(fā)地表沉降的次生災害,如地面塌陷、房屋裂縫或坍塌、道路變形斷裂等,造成了嚴重的人員傷亡和經(jīng)濟損失。因此,有必要開展及時、準確的監(jiān)測分析,以便進行應急治理并確定適當?shù)念A防措施；積極發(fā)展科學有效的新型空間對地監(jiān)測途徑與技術(shù)體系迫在眉睫。上世紀末開始興起的合成孔徑雷達差分干涉(Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar, DInSAR)技術(shù)以其快速高效、監(jiān)測面積廣、不受時間限制并且解算精度高等優(yōu)勢,在區(qū)域地表形變監(jiān)測中得到廣泛應用。針對大氣延遲、軌道參數(shù)不精準、DEM誤差和系統(tǒng)熱噪聲的負面效應,Berardino于2002年提出了基于時域建模的短基線集(Small Baseline Subsets, SBAS)形變解算方法,對累積型地表形變具有極高的適應性與解算精度,成為近年來的學術(shù)研究熱點。然而,在長時序形變建模中難以回避時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)生的離散獨立數(shù)據(jù)集將導致系統(tǒng)方程秩虧的問題。此時,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)測的時問跨度并減低時域數(shù)據(jù)的離散性,有必要融合多平臺數(shù)據(jù)開展聯(lián)合建模與協(xié)同分析。針對時序影像稀疏／間斷導致的方程奇異性與多平臺數(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短基線集解算策略(Model Confined SBAS,MC-SBAS),即采用非線性模型約束獨立集形變傳遞,提高時序形變解算結(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)方程中加入在每個時刻點建立的非線性約束模型,使得系統(tǒng)方程滿秩可逆的同時約束連接獨立數(shù)據(jù)集合間的形變,保證時序形變的連續(xù)性。(2)依據(jù)地表形變的復雜特征,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影像進行實驗,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,并且在時序影像稀疏／間斷情況下依然能夠保證時序形變的穩(wěn)健性。(3)為拓展形變監(jiān)測的時間跨度,本論文對基于單平臺解算的MC-SBAS方法完善和改進,建立基于多平臺的非線性約束模型及解算方法。以真實參數(shù)信息模擬多平臺差分相位,加入四組隨機噪聲進行實驗。統(tǒng)計兩種方法與標準值的差異,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；再對比兩種方法的各組時序形變結(jié)果,MC-SBAS方法能夠連接多平臺數(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)采用美國南加州地區(qū)的ERS和ASAR影像進行地表形變監(jiān)測,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方法解算時序形變。對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。通過理論及實驗研究表明,本論文提出的多平臺MC-SBAS方法能夠?qū)崿F(xiàn)秩虧方程解算和多平臺數(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)測的時間跨度。
【關(guān)鍵詞】：MC-SBAS 合成孔徑雷達干涉 多衛(wèi)星平臺 長時序形變監(jiān)測
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：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形變探測誤差源分析29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第3章 MC-SBAS長時序形變解算模型與方法31-45
• 3.1 差分相位觀測量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 長時序形變解算流程37-39
• 3.4 MC-SBAS方法穩(wěn)健性驗證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 時序形變分析42-44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 第4章 多平臺MC-SBAS長時序地表形變解算模型45-58
• 4.1 雷達衛(wèi)星數(shù)據(jù)特征45-46
• 4.2 多平臺長時序形變探測46-49
• 4.2.1 單平臺數(shù)據(jù)解算46-47
• 4.2.2 多平臺時序形變建模47-49
• 4.2.3 多平臺時序形變解算流程49
• 4.3 模擬數(shù)據(jù)實驗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 時序形變對比分析53-55
• 4.3.4 精度評價55-57
• 4.4 本章小結(jié)57-58
• 第5章 聯(lián)合ERS和ENVISAT長時序形變解算實例58-72
• 5.1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)源58-61
• 5.2 實驗數(shù)據(jù)處理61-65
• 5.2.1 DInSAR形變數(shù)據(jù)解算61-62
• 5.2.2 時序形變建模62-65
• 5.3 實驗結(jié)果分析65-70
• 5.3.1 形變結(jié)果與對比分析65-69
• 5.3.2 精度分析與驗證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76-81

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 羅小軍;劉國祥;黃丁發(fā);丁曉利;;幾種衛(wèi)星合成孔徑雷達影像配準算法的比較研究[J];測繪科學;2006年01期

2 祁海明;禹衛(wèi)東;;基于實測數(shù)據(jù)的原始數(shù)據(jù)壓縮對InSAR系統(tǒng)測高影響研究[J];電子與信息學報;2008年11期

3 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

4 李珊珊;李志偉;胡俊;孫倩;俞曉瑩;;SBAS-InSAR技術(shù)監(jiān)測青藏高原季節(jié)性凍土形變[J];地球物理學報;2013年05期

5 劉國祥,丁曉利,陳永奇,李志林,李志偉;使用衛(wèi)星雷達差分干涉技術(shù)測量香港赤臘角機場沉降場[J];科學通報;2001年14期

6 周志偉;鄢子平;劉蘇;李振洪;;永久散射體與短基線雷達干涉測量在城市地表形變中的應用[J];武漢大學學報(信息科學版);2011年08期

7 李永生;張景發(fā);李振洪;羅毅;;利用短基線集干涉測量時序分析方法監(jiān)測北京市地面沉降[J];武漢大學學報(信息科學版);2013年11期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 葛大慶;區(qū)域性地面沉降InSAR監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國地質(zhì)大學（北京）;2013年

2 俞曉瑩;改進的SBAS地表形變監(jiān)測及地下水應用研究[D];中南大學;2012年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

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

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本文編號：352328