本文關(guān)鍵詞：基于高分辨率SAR影像的礦山地表大尺度形變監(jiān)測(cè)研究

  更多相關(guān)文章： SBAS 子帶干涉 大尺度形變 沉降監(jiān)測(cè)

【摘要】：我國(guó)是礦業(yè)開采大國(guó)。開采礦產(chǎn)資源會(huì)引發(fā)地表沉降,嚴(yán)重威脅了建筑物、道路、水庫(kù)等設(shè)施的安全。因此,有必要對(duì)礦區(qū)開采過(guò)程中的形變變化進(jìn)行實(shí)時(shí)、有效、全面地監(jiān)測(cè)。目前,常用的礦區(qū)地表形變監(jiān)測(cè)方法有GPS與水準(zhǔn)測(cè)量,這些方法雖然精度較高,但是觀測(cè)點(diǎn)稀疏,無(wú)法提供地表形變的空間分布情況。并且,需要監(jiān)測(cè)人員進(jìn)行實(shí)地監(jiān)測(cè),費(fèi)時(shí)費(fèi)力還對(duì)人身安全造成威脅。發(fā)展于20世紀(jì)60年代的合成孔徑雷達(dá)干涉(InSAR)測(cè)量是一種新型的空間遙測(cè)技術(shù),具有高精度、高分辨率、無(wú)接觸對(duì)地觀測(cè)優(yōu)勢(shì),但是該技術(shù)在算法方面仍存在局限性:中低分辨率InSAR技術(shù)受時(shí)空失相關(guān)及大氣效應(yīng)的影響很大,在地表植被覆蓋率高的地區(qū),很多SAR像對(duì)并不能生成干涉圖或者干涉圖質(zhì)量很差。另外,在快速的大尺度沉陷礦區(qū),差分干涉圖中形變引起的相位梯度常常超出了可測(cè)范圍,導(dǎo)致礦山InSAR形變監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有取得實(shí)際應(yīng)用效果。在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的SBAS技術(shù),能對(duì)雷達(dá)干涉對(duì)微小形變進(jìn)行時(shí)間序列分析,從而可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間跨度的地表沉降監(jiān)測(cè),但該技術(shù)也只能獲得雷達(dá)視線向(Line of Sight,LOS)的地表形變。對(duì)于水平方向的移動(dòng)值監(jiān)測(cè),可采用offset-tracking和子帶干涉技術(shù),但目前這兩種技術(shù)的研究相對(duì)較少。本文針對(duì)礦區(qū)大尺度形變的InSAR監(jiān)測(cè),進(jìn)行了如下研究工作:(1)介紹了SBAS技術(shù)的基本原理與數(shù)據(jù)處理流程。以美國(guó)賓漢姆銅礦為研究對(duì)象,收集了9景ALOS PALSAR傳感器獲取的SAR數(shù)據(jù),通過(guò)設(shè)置3年的時(shí)間基線閾值和1500m的空間基線閾值,選取了10個(gè)相干質(zhì)量較高的干涉對(duì),并對(duì)其進(jìn)行二軌差分干涉處理,通過(guò)maltab編程提取了礦區(qū)2007年至2011年,時(shí)間跨度為4年的LOS方向的時(shí)間序列沉降信息,監(jiān)測(cè)到的最大沉降量達(dá)0.8m。通過(guò)與已有GPS、精密水準(zhǔn)觀測(cè)資料對(duì)比發(fā)現(xiàn)兩者結(jié)果相互吻合,另外,通過(guò)SBAS技術(shù)監(jiān)測(cè)到了兩個(gè)形變較大的區(qū)域,且其形變速率有增大的趨勢(shì),這與開采過(guò)程和沉陷設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)結(jié)果基本一致�？梢�(jiàn),SBAS技術(shù)可以精確、大面積監(jiān)測(cè)礦區(qū)LOS方向長(zhǎng)時(shí)間跨度、大尺度地表沉降。(2)探討了offset-tracking技術(shù)和子帶干涉技術(shù)在監(jiān)測(cè)水平移動(dòng)方面的能力,并進(jìn)行了詳細(xì)的對(duì)比分析。首先,詳細(xì)闡述了offset-tracking技術(shù)和子帶干涉技術(shù)的基本原理與數(shù)據(jù)處理流程,然后,對(duì)兩景覆蓋賓漢姆銅礦區(qū),且相干性較高的影像對(duì)分別進(jìn)行offset-tracking和子帶干涉處理,通過(guò)理論分析與對(duì)比驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)offset-tracking和子帶干涉技術(shù)都可以監(jiān)測(cè)到形變區(qū)域方位向的大尺度形變,但是子帶干涉技術(shù)得到的結(jié)果穩(wěn)定性更高,相對(duì)于offset-tracking技術(shù)在獲取高精度的方位向大尺度形變結(jié)果方面具有更大的優(yōu)勢(shì)。(3)提出了一種子帶干涉時(shí)序分析技術(shù),解決低相干影響監(jiān)測(cè)精度的問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)對(duì)礦區(qū)方位向大尺度地表沉降的監(jiān)測(cè)。首先,通過(guò)對(duì)比子帶干涉相干系數(shù)分布圖和原始干涉圖的相干系數(shù)分布圖,發(fā)現(xiàn)分帶造成的低相干現(xiàn)象是限制子帶干涉技術(shù)監(jiān)測(cè)精度的主要因素,為此,本文提出了一種基于子帶干涉的時(shí)序分析算法,基于7景覆蓋賓漢姆銅礦的PALSAR數(shù)據(jù),依據(jù)小基線集理論,通過(guò)設(shè)置時(shí)間基線和垂直基線閾值為3年和1500m,選取出10個(gè)符合條件的子帶差分干涉圖,利用SBAS方法提取高相干點(diǎn),保證其相干性,得到該礦4年中的方位向時(shí)間序列沉降信息,并同已有觀測(cè)資料對(duì)比,發(fā)現(xiàn)兩者結(jié)果吻合。實(shí)驗(yàn)證明,子帶干涉時(shí)序分析算法充分發(fā)揮了子帶干涉技術(shù)不需要進(jìn)行相位解纏、能獲取大尺度的方位向形變信息的優(yōu)勢(shì),同時(shí)借助小基線集技術(shù)選取高質(zhì)量相干圖及高相干點(diǎn),可以有效地克服子帶干涉技術(shù)中存在的低相干問(wèn)題。
【關(guān)鍵詞】：SBAS 子帶干涉 大尺度形變 沉降監(jiān)測(cè)
【學(xué)位授予單位】：湖南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD326
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 研究背景與意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述12-15
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)外利用SAR技術(shù)在礦區(qū)沉降監(jiān)測(cè)應(yīng)用的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 SBAS技術(shù)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 Offset-tracking技術(shù)研究現(xiàn)狀14
• 1.2.4 子帶干涉技術(shù)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 研究?jī)?nèi)容與章節(jié)安排15-17
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容15
• 1.3.2 論文的章節(jié)安排15-17
• 第二章 InSAR/DInSAR技術(shù)的基本原理17-33
• 2.1 InSAR技術(shù)的基本原理17-20
• 2.1.1 InSAR技術(shù)的幾何原理17-18
• 2.1.2 InSAR系統(tǒng)中的重要參數(shù)18-19
• 2.1.3 InSAR數(shù)據(jù)處理流程19-20
• 2.2 DInSAR技術(shù)的基本原理20-25
• 2.2.1 DInSAR技術(shù)的幾何原理20-21
• 2.2.2 DInSAR技術(shù)監(jiān)測(cè)的主要方法21-22
• 2.2.3 DInSAR技術(shù)數(shù)據(jù)處理流程22-23
• 2.2.4 傳統(tǒng)DInSAR技術(shù)的局限性23-25
• 2.3 二軌法DInSAR在資興唐煤礦區(qū)的實(shí)驗(yàn)25-32
• 2.3.1 資興唐煤礦區(qū)的概況25-26
• 2.3.2 唐煤礦區(qū)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)介紹26-28
• 2.3.3 D-InSAR監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理分析28-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 第三章 基于SBAS技術(shù)的礦山地表形變測(cè)量33-48
• 3.1 SBAS技術(shù)33-36
• 3.1.1 SBAS技術(shù)的基本原理33
• 3.1.2 最小二乘方法與奇異值分解33-35
• 3.1.3 形變時(shí)間序列的獲取35-36
• 3.2 實(shí)驗(yàn)區(qū)概況與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)36-38
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)區(qū)概況36-37
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取37-38
• 3.3 基于SBAS技術(shù)的礦山地表形變監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)38-45
• 3.3.1 數(shù)據(jù)處理38-43
• 3.3.2 結(jié)果分析與討論43-45
• 3.4 本章小結(jié)45-48
• 第四章 offset-tracking技術(shù)與子帶干涉技術(shù)48-58
• 4.1 offset-tracking技術(shù)48-51
• 4.1.1 offset-tracking技術(shù)的基本原理48-49
• 4.1.2 offset-tracking技術(shù)的數(shù)據(jù)處理流程49-50
• 4.1.3 offset-tracking技術(shù)在形變監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用50-51
• 4.2 子帶干涉技術(shù)51-53
• 4.2.1 子帶干涉技術(shù)的基本原理51-52
• 4.2.2 子帶干涉技術(shù)數(shù)據(jù)處理流程52-53
• 4.2.3 子帶干涉技術(shù)在形變監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用53
• 4.3 結(jié)果分析與對(duì)比53-56
• 4.4 本章小結(jié)56-58
• 第五章 基于子帶干涉時(shí)序分析技術(shù)的礦山地表形變監(jiān)測(cè)58-64
• 5.1 子帶干涉時(shí)序分析技術(shù)58-59
• 5.1.1 子帶干涉技術(shù)的局限性58
• 5.1.2 子帶干涉時(shí)序分析技術(shù)數(shù)據(jù)處理流程58-59
• 5.2 子帶干涉時(shí)序分析技術(shù)實(shí)驗(yàn)59-61
• 5.3 結(jié)果分析與討論61-62
• 5.4 本章小結(jié)62-64
• 第六章 結(jié)論與展望64-68
• 6.1 研究?jī)?nèi)容總結(jié)64-65
• 6.2 研究中存在的問(wèn)題65-66
• 6.3 未來(lái)工作的展望66-68
• 參考文獻(xiàn)68-74
• 致謝74-76
• 附錄:攻讀碩士學(xué)位期間論文發(fā)表情況及參與項(xiàng)目76

【參考文獻(xiàn)】

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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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