本文關鍵詞：聯(lián)合干涉測量和像素偏移量估計提取大形變梯度地表位移

  更多相關文章： 合成孔徑雷達干涉測量 像素偏移估計 同震形變 三維形變 滑坡監(jiān)測

【摘要】：地質災害嚴重威脅著人民的生命財產(chǎn)安全,已成為影響區(qū)域經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的重要因素。特別是板塊運動導致的地震以及地質構造、地形與氣候因素的交互影響引發(fā)的山體滑坡等劇烈地表變化造成的人員傷亡和經(jīng)濟損失最為顯著。因此,對此類重大地質災害造成的大梯度地表形變進行及時、全面的監(jiān)測與分析已經(jīng)變得刻不容緩。積極發(fā)展新型對地觀測技術,完善相關監(jiān)測方法體系,提高我國地質災害預警以及災后治理能力,對維護社會經(jīng)濟發(fā)展和保障人類生產(chǎn)活動得以順利進行具有十分重要的現(xiàn)實意義。合成孔徑雷達差分干涉測量(Differential Interferomertric Synthetic Aperture Radar, DInSAR)是上世紀末開始發(fā)展起來的新型對地觀測技術,以其擁有精度高、監(jiān)測范圍廣、快速高效、不受時間天氣限制等諸多優(yōu)勢而被廣泛應用于火山、地震、滑坡、冰川以及城市地表沉降等多個領域。但是,DInSAR仍然存在易受時間、空間失相干而無法探測到有效數(shù)據(jù)等缺陷；且受到雷達成像幾何的限制,DInSAR監(jiān)測結果僅能反映地物目標沿雷達視線方向(Line of sight, LOS)的相對形變量,僅依靠單平臺SAR數(shù)據(jù)無法恢復地表真實三維位移。像素偏移量估計(Offset-tracking)技術基于SAR影像強度信息通過多級配準實現(xiàn)亞像元級精度的方位向和距離向二維地表形變偏移量信息獲取,可以克服DInSAR的一維局限性。且該技術對SAR影像相干性不敏感,一定程度上可以抵御失相干造成的信息無法獲取等問題。但是相對于DInSAR技術而言,Offset-tracking還不成熟且其精度依賴于SAR影像分辨率。因此同時聯(lián)合DInSAR和Offset-tracking兩種技術監(jiān)測地表形變,可互補兩種技術不足,實現(xiàn)在不引入外部數(shù)據(jù)的前提下,僅利用SAR影像對地表真實三維形變的恢復。本文的研究將基于SAR影像自身相位和強度信息,聯(lián)合現(xiàn)代空間對地觀測技術——合成孔徑雷達差分干涉測量與像素偏移估計,針對雅安山區(qū)滑坡多發(fā)區(qū)域與2015年4月尼泊爾Mw7.8級強地震兩個具有代表性的大形變梯度地質災害開展研究。主要工作涉及以下三個方面：1.基于11景升軌RadarSAT-2數(shù)據(jù)源利用Offset-tracking技術,探測雅安地區(qū)地表形變的方位向和距離向形變時間序列,并針對監(jiān)測滑坡點詳細分析驗證。研究中完善了時序Offset-tracking技術形變場提取流程。2.針對DInSAR和Offset-tracking各有的局限性,建立了融合LOS向干涉觀測量和方位向像素偏移觀測量的最小二乘解算模型,實現(xiàn)兩種技術的優(yōu)勢互補。并依據(jù)真實地震形變場以及衛(wèi)星參數(shù)信息,模擬數(shù)據(jù)進行仿真實驗,證明了多觀測量三維模型的可靠性和有用性。3.選取尼泊爾地震研究區(qū)采用Sentinel-IA升／降軌數(shù)據(jù),分別利用DInSAR技術和Offset-tracking技術獲取區(qū)域內LOS向和方位向同震形變場。聯(lián)合多角度觀測量恢復升／降軌公共區(qū)域內真實三維同震形變場。并證明了僅依據(jù)SAR影像自身,在不引入外部數(shù)據(jù)的前提下可以解算出絕對三維形變場。
【關鍵詞】：合成孔徑雷達干涉測量 像素偏移估計 同震形變 三維形變 滑坡監(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】：2016
【分類號】：P227;P237
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 論文研究背景與意義12-14
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀概況14-17
• 1.3 目前存在的問題17
• 1.4 論文研究目標與內容17-18
• 1.5 論文組織結構安排18-20
• 第2章 DInSAR原理基礎及方法20-34
• 2.1 衛(wèi)星觀測幾何20-23
• 2.2 干涉相位組成23-26
• 2.2.1 參考橢球面組成23-24
• 2.2.2 地形相位24
• 2.2.3 形變相位24-25
• 2.2.4 大氣延遲及噪聲25-26
• 2.3 DInSAR地表形變測量方法26-27
• 2.4 DInSAR地表形變測量流程27-31
• 2.5 常規(guī)DInSAR技術的局限性31-33
• 2.6 本章小結33-34
• 第3章 InSAR探測地表三維形變方法與模型34-46
• 3.1 LOS向的局限性34-35
• 3.2 地表三維形變提取方法35-40
• 3.2.1 基于SAR影像解析地表三維形變可行性分析35-36
• 3.2.2 InSAR技術解析地表三維形變36-38
• 3.2.3 地表三維形變提取方法38-40
• 3.3 三維形變場仿真實驗40-45
• 3.3.1 地表三維形變場及參數(shù)模擬40-42
• 3.3.2 地表三維模型精度分析42-45
• 3.4 本章小結45-46
• 第4章 基于Offset-tracking監(jiān)測滑坡位移過程46-61
• 4.1 基于SAR影像的Offset-tracking形變探測46-50
• 4.1.1 Offset-tracking基本原理47-49
• 4.1.2 Offset-tracking提取二維形變技術流程49-50
• 4.2 實驗區(qū)域概況與數(shù)據(jù)源50-55
• 4.2.1 Offset-tracking方法研究區(qū)概況50-51
• 4.2.2 數(shù)據(jù)源介紹51-52
• 4.2.3 Offset-tracking方法時序滑坡形變提取52-55
• 4.3 結果分析55-60
• 4.3.1 滑坡多發(fā)性特征分析55-58
• 4.3.2 滑坡頻發(fā)性規(guī)律分析58-60
• 4.4 本章小結60-61
• 第5章 聯(lián)合Offset-tracking與DInSAR提取三維同震地表形變場61-72
• 5.1 尼泊爾地震概況與數(shù)據(jù)源61-64
• 5.1.1 尼泊爾地震概況61-62
• 5.1.2 Sentinel-1A數(shù)據(jù)源簡介62-64
• 5.2 同震形變場提取64-67
• 5.2.1 DInSAR技術提取尼泊爾同震形變場64-65
• 5.2.2 Offset-tracking技術提取尼泊爾二維同震形變場65-67
• 5.3 三維同震形變場信息獲取67-71
• 5.3.1 結果獲取與分析67-69
• 5.3.2 精度分析69-70
• 5.3.3 誤差分析70-71
• 5.4 本章小結71-72
• 結論與展望72-74
• 致謝74-76
• 參考文獻76-82
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文82

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本文編號：631191