基于PS-InSAR技术的大范围多轨道数据地面沉降监测研究

作     者：孙赫 

作者单位：长安大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张勤

授予年度：2015年

学科分类：081803[工学-地质工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 081601[工学-大地测量学与测量工程] 0816[工学-测绘科学与技术] 

主      题：大范围地面沉降 永久散射体技术 形变梯度 多轨道 精度检验 

摘      要：随着地面沉降的日益严重,在我国已经存在多处大范围地面沉降,例如:华北平原、长江三角洲以及汾渭盆地等区域。面临严峻的地面沉降,合成孔径雷达干涉测量(InSAR,Interferometric Synthetic Aperture Radar)成为一种有效的高精度、大范围、短周期的监测手段。但是受限于单景影像数据的覆盖范围,针对数千平方公里的大范围区域性的地面沉降监测,仍然存在需要解决的问题。在利用InSAR技术进行地表形变探测中,如何更真实准确地对地表形变信息进行恢复,如何解决数千平方公里范围内InSAR技术的同步监测,都还存在多方面技术难题。基于以上问题,本文针对利用InSAR技术进行大范围多轨道数据的地面沉降开展相关技术与研究,主要研究内容和获取的成果如下:1、分析了PS-InSAR技术的特点及关键技术,详细讨论了PS点的选取、相位解缠方法。为了提高相位信息的可靠性,本文采用幅度离散指数阈值法和干涉相位分析方法初步确定PS点,再通过相位时空相关特性对PS候选点进行分析与剔除;然后利用时-空滤波对地形误差、大气延迟相位、轨道误差及空间视角误差等进行评估与剔除;以及采用三维相位解缠方法来提高相位信息的真实性。2、讨论了InSAR形变监测中最大形变梯度的探测,以盘锦市、西安市两个区域为研究对象,选择不同的解缠格网间距进行形变结果的探测,提取经过最大形变区域内的剖线,对不同像元间距获取的结果进行分析与讨论。研究实验表明,在实际相位解缠中能探测到两个相邻像元间的最大形变不超过4l。3、本文给出相同时段内同类SAR数据多轨道/多条带InSAR监测结果的拼接方法。解决了重叠区域内PS点的位置、形变量级的差异,以及不同参考基准的差异问题。同时给出利用重叠区域数据的多余监测对结果精度的检验方法。实现渭河区域内三个相邻轨道的InSAR监测结果的拼接处理,重叠区域监测结果精度依次达5.0mm/a、5.5mm/a。4、以下辽河平原南部区域为研究对象,利用PS-InSAR技术进行地面沉降监测。根据区域内的形变梯度,选取100m的解缠格网间距进行二维相位解缠;对相邻轨道数据结果坐标系与参考基准进行统一处理,最终得到研究区域连续分布的形变场及重点关注的沉降区的形变时间序列,最后结合该区域存在的历史地质资料对形变原因进行分析。