本文關(guān)鍵詞：基于高分辨率SAR數(shù)據(jù)的子帶干涉測量技術(shù)及其在地震同震形變場應(yīng)用研究

  更多相關(guān)文章： 子帶干涉 帶通濾波器 相位解纏 DEM 地表同震形變

【摘要】：目前常規(guī)合成孔徑雷達干涉測量技術(shù)(Interferometry Synthetic Aperture Radar, InSAR)在地形測繪和形變監(jiān)測方面的發(fā)展已經(jīng)非常成熟,其成功應(yīng)用的關(guān)鍵取決于數(shù)據(jù)處理中的一些關(guān)鍵步驟,相位解纏是其處理中的關(guān)鍵步驟之一。相位解纏是指由干涉紋圖的相對相位解算出地表絕對相位,從而得到高程或地表形變場的過程。針對解纏問題,眾多學(xué)者提出了不同的解纏算法,這些解纏算法的提出,極大地推動了InSAR測量技術(shù)的發(fā)展。但在一些地表環(huán)境復(fù)雜地區(qū),大部分的解纏方法存在一定的局限性。例如：一方面由于解纏算法的不同,會造成InSAR結(jié)果各異,從而帶來了不確定性；另一方面,對于地形復(fù)雜或相位梯度過大的區(qū)域,干涉條紋會過于密集,再加上去相干因素的影響,濾波會出現(xiàn)條紋混疊現(xiàn)象,導(dǎo)致后續(xù)錯誤的解纏結(jié)果。如何在應(yīng)用中解決這些問題,已成為當(dāng)今研究的熱點問題之一,在這一需求下,子帶干涉成為關(guān)注的焦點。子帶干涉法是一種無需或只需進行少量相位解纏,即可獲得絕對相位差的新方法。其主要思路是通過縮減帶寬以增長波長,從而減少干涉條紋數(shù),降低解纏難度或不需解纏直接得到絕對相位差。但由于帶寬的縮減,導(dǎo)致噪聲的增大和旁瓣帶來的額外干擾,使干涉圖質(zhì)量下降,因此在子帶干涉參數(shù)選取、噪聲濾波以及處理流程等方面需要特殊處理,特別是子帶的中心頻率和帶寬的選取會很大程度地影響測量精度。本文通過對子帶干涉法的基本原理、實現(xiàn)技術(shù)、具體處理算法進行詳細研究,并通過在真實的數(shù)據(jù)中提取DEM的實驗,研究和討論了子帶干涉法中子帶中心頻率和子帶帶寬這兩個關(guān)鍵參數(shù)的選取問題,總結(jié)出最優(yōu)化的參數(shù)設(shè)置方案。在此基礎(chǔ)上,開展基于子帶干涉法提取地表形變場方面的研究。本文以2013年巴基斯坦Mw7.7地震為例,利用子帶干涉法提取此次地震的同震形變場,并聯(lián)合基于Landsat 8的光學(xué)影像交叉頻譜相關(guān)法、offset-tracking法、常規(guī)DlnSAR和斷層模型擬合等多種方法獲取的形變場,進行相互比較,獲得了詳實的對比結(jié)果,也進一步驗證了子帶干涉法在處理密集干涉條紋時的適用性。本文主要的研究內(nèi)容和成果如下：1、從分辨率、線性帶寬和工作波段這三個方面,總結(jié)歸納出目前擁有寬線性帶寬的新一代SAR系統(tǒng)適用于子帶干涉應(yīng)用。同時還闡述了相位解纏技術(shù)的分類和研究現(xiàn)狀,并總結(jié)說明各類解纏算法的優(yōu)勢和不足。在此基礎(chǔ)上介紹了目前子帶干涉技術(shù)的研究現(xiàn)狀和目前存在的理論和應(yīng)用方面的難點。2、詳細分析和研究了子帶干涉法中涉及到的復(fù)信號帶通濾波器、干涉結(jié)果趨勢誤差抑制等技術(shù)。通過對子帶干涉法的基本原理和處理流程分析,研究了SAR系統(tǒng)成像原理中線性帶寬和距離向分辨率的關(guān)系,提出了SLC影像子帶分割的復(fù)信號帶通濾波器的實現(xiàn)方法。對子帶干涉結(jié)果中可能存在的線性趨勢誤差,提出了一種構(gòu)建窄帶陷波器并配合Chirp-Z的抑制方法。3、設(shè)計子帶中心頻率和子帶帶寬兩個參數(shù)的最優(yōu)化選取策略。在研究和分析子帶干涉法中子帶中心頻率和子帶帶寬這兩個關(guān)鍵參數(shù)的選取問題,并歸納出最優(yōu)化的參數(shù)設(shè)置方案。通過以子帶干涉技術(shù)在真實數(shù)據(jù)中提取DEM,開展了一系列的實驗研究。通過對實驗結(jié)果的對比分析,發(fā)現(xiàn)了譜間干擾的減少和分辨率的提高是一對相互矛盾的關(guān)系,并總結(jié)得出了子帶中心頻率和子帶帶寬這兩個參數(shù)的最優(yōu)化選取策略。4、在理論算法和參數(shù)選取方法的基礎(chǔ)上,選取典型震例,首次采用子帶干涉方法,成功提取地震同震形變場。利用子帶干涉技術(shù)和最優(yōu)參數(shù)配置,對2013年巴基斯坦地震的同震形變場進行了提取。通過與常規(guī)DlnSAR的結(jié)果進行對比,驗證了子帶干涉法可有效避免前者在條紋密集區(qū)域的解纏錯誤。通過和offset-tracking、Landsat 8和模型擬合的結(jié)果進行對比,子帶干涉法能獲得更高測量精度和更豐富的細節(jié)展現(xiàn)。5、在對子帶干涉相位分布特性進行分析的過程中,發(fā)現(xiàn)了子帶干涉法相比常規(guī)InSAR對相干性的依賴性較小,而更依賴于干涉條紋是否存在。在此基礎(chǔ)上,提出了一種基于常規(guī)InSAR進行條紋頻率探測的方法。
【關(guān)鍵詞】：子帶干涉 帶通濾波器 相位解纏 DEM 地表同震形變
【學(xué)位授予單位】：中國地震局地質(zhì)研究所
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P315.7
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-14
• 第一章 緒論14-29
• 1.1 研究背景和研究意義14-15
• 1.2 SAR/InSAR技術(shù)國內(nèi)外研究及發(fā)展現(xiàn)狀15-25
• 1.3 子帶干涉技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀25-26
• 1.4 研究思路和研究內(nèi)容26-29
• 第二章 SAR、InSAR原理29-49
• 2.1 SAR成像基本原理29-33
• 2.2 常規(guī)InSAR的基本原理33-48
• 2.3 本章小結(jié)48-49
• 第三章 子帶干涉原理49-80
• 3.1 子帶分割的原理49-58
• 3.2 子帶干涉的原理58-62
• 3.3 子帶干涉處理流程的改進62-71
• 3.4 子帶干涉趨勢噪聲的抑制方法71-78
• 3.5 本章小結(jié)78-80
• 第四章 子帶干涉最優(yōu)化參數(shù)選取——以DEM獲取為例80-101
• 4.1 參數(shù)選取的問題80-81
• 4.2 研究區(qū)選取81-84
• 4.3 子帶干涉獲取DEM參數(shù)方案84-96
• 4.4 實驗區(qū)DEM獲取與常規(guī)InSAR對比96-99
• 4.5 本章小結(jié)99-101
• 第五章 子帶干涉法在形變中的應(yīng)用——以2013年巴基斯坦Mw7.7級地震為例101-136
• 5.1 巴基斯坦地震背景概況和數(shù)據(jù)選取101-108
• 5.2 常規(guī)SAR手段獲取地震形變108-113
• 5.3 子帶干涉處理及結(jié)果分析113-125
• 5.4 結(jié)果對比125-134
• 5.5 本章小結(jié)134-136
• 第六章 總結(jié)和展望136-139
• 6.1 本文研究總結(jié)136-137
• 6.2 主要創(chuàng)新點137
• 6.3 下一步研究設(shè)想137-139
• 參考文獻139-145
• 作者簡介145
• 博士期間發(fā)表論文145-146
• 致謝146-148

【參考文獻】

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉康;基于高分辨率SAR影像提取建筑物高度的研究[D];武漢大學(xué);2012年

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本文編號：769771