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作者：蒋金雄中国矿业大学

学位级别：硕士

徐州市作为正处于工业化和城镇化加速期的成长型城市,大量工矿废弃地有待开发再利用。早期作为华东地区最大的煤炭能源基地,地下煤炭开采不可避免地形成了规模巨大的地面塌陷区,阻碍了废弃矿区的开发利用。因此,开展徐州废弃矿区地表形... 详细信息

徐州市作为正处于工业化和城镇化加速期的成长型城市,大量工矿废弃地有待开发再利用。早期作为华东地区最大的煤炭能源基地,地下煤炭开采不可避免地形成了规模巨大的地面塌陷区,阻碍了废弃矿区的开发利用。因此,开展徐州废弃矿区地表形变长时序监测,对于徐州采煤沉陷区的综合治理以及矿区转型升级发展有着深刻的指导意义。当前,时序合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar,In SAR)技术已被广泛应用于地表形变监测,但面对废弃矿区建筑物少且稀疏植被覆盖多的地表类型,常规时序In SAR技术往往存在观测点密度低且分布不均的不足;另外,徐州地区雨季常有冷暖气流交汇发生,其所造成的显著大气差异也会严重影响时序In SAR监测精度,而目前已有的多种大气延迟校正方法不具有普遍适用性,难以有效去除废弃矿区形变监测中存在的大气延迟误差。针对上述问题,同时为充分挖掘多极化合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)数据在地表形变监测中的潜力,本文以时序In SAR技术为基础,对比分析了不同极化下矿区地表形变监测结果,并在此基础上展开徐州废弃矿区大气改正方法的研究;最终将其应用于徐州废弃矿区的长时序地表形变监测研究。论文研究成果如下:(1)阐述了分布式散射体干涉测量技术(Distributed Scatterer Interferometric Synthetic Aperture Radar,DS-In SAR)的主要原理,并利用2018年1月至2019年12月时段内覆盖徐州矿区的双极化Sentinel-1A影像,分别基于五种同质像元识别方法以及基于相干矩阵的特征值分解相位优化方法开展了不同极化数据的对比实验研究。最后,同永久散射体干涉测量技术(Persistent Scatterer Interferometric Synthetic Aperture Radar,PS-In SAR)监测结果进行交叉验证,说明了监测结果的可靠性。研究表明:(1)就平均幅度值而言,VV数据的平均后向散射系数较大;(2)在相同处理参数条件下,对比不同的识别方法,广义似然比检验方法(Generalized Likelihood Ratiotest,GLR)的同质像元识别效果更佳;对比不同极化数据,VH极化数据能够识别出更多的同质像元点,但在相位优化效果方面VV数据要优于VH极化;(3)不同极化的DS-In SAR监测结果一致性较好,在空间分布趋势上均与PS-In SAR所得结果基本一致,但DS-In SAR技术提取到的测量点数量更多的且空间分布更加均匀,能够获取到更为全面、可靠的地表形变结果。(2)针对时序In SAR中大气对雷达信号的延迟效应,基于小波变换的分频特点,提出了一种基于小波变换的大气延迟校正方法,并以2018-2019年徐州废弃矿区监测为例,对比分析了基于小波的大气改正结果与GACOS(Generic Atmospheric Correction Online Service)校正和基于主成分分析进行大气改正结果的差异。结果表明,三种校正方法对于徐州矿区的大气改正都存在一定的局限性,但基于小波变换的大气改正方法对解缠干涉图大气改正效果较好,并在空间和时间上去除了高频大气误差带来的不利影响,提高了徐州废弃矿区形变监测的精度。(3)利用常规PS-In SAR技术和DS-In SAR方法,以及基于小波变换的大气改正技术,分别获取了徐州矿区2015年7月至2020年9月五年间的长时序广域地表形变分布。结果表明:(1)DS-In SAR方法所得结果可以有效克服常规PSIn SAR技术高相干点目标分布数量的不足,一定程度上提高地表形变相位在空间分布上的连贯性,更有利于较大量级地表形变信息的提取。(2)5年时间跨度的长时序监测能够更为完整的反映矿区地表形态的发展历程及其在时间序列的演变规律;(3)徐州废弃矿区地表形变存在显著的空间差异性,地表抬升区域大多呈现出随时间逐渐趋于稳定的趋势,结合其累积形变曲线分析可知,废弃矿区关闭已久,其地下水的回流会使得采空区地表逐渐回升并稳定;而部分采空区受开采时地表塌陷的影响,在监测时段结果中呈现为地表下沉。除矿区之外,城市建设带来的地表形变也呈现显著的非线性特征。该论文有图39幅,表4个,参考文献85篇。

关键词：废弃矿区大气延迟校正地表形变监测 DS-InSAR 多极化

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内陆水体水质遥感监测——以常熟市辛庄镇元和塘水域为例

内陆水体水质遥感监测——以常熟市辛庄镇元和塘水域为例

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作者：蒋金雄北京交通大学

学位级别：硕士

污染问题日渐严重,及时、准确地了解水体水质状况和变化趋势,对于更好的管理水资源和保护水环境具有十分重要的意义。作为常规水质监测方法的必要补充,遥感技术监测水质具有监测范围广、速度快、成本低和便于长期动态监测的优势,同时还... 详细信息

污染问题日渐严重,及时、准确地了解水体水质状况和变化趋势,对于更好的管理水资源和保护水环境具有十分重要的意义。作为常规水质监测方法的必要补充,遥感技术监测水质具有监测范围广、速度快、成本低和便于长期动态监测的优势,同时还能发现一些常规方法难以揭示的污染源和污染迁移特征。本文在总结分析国内外水质遥感监测已有的研究现状的基础上,以江苏常熟辛庄镇元和塘和常熟昆承湖水体为研究对象,在实测数据的基础上,分析了元和塘水体水质参数叶绿素a和悬浮物的光谱特征。采用微分算法、差值算法、比值算法及和差组合算法对光谱数据进行了波段组合,并分析了叶绿素a、悬浮物和CODMn基于各种波段组合的敏感性波段,建立了基于表观光学特征的叶绿素a、悬浮物和CODMn的高光谱经验反演模型。研究表明波段组合能很大程度提高水质参数与光谱数据的相关性,且比值算法和和差组合算法能很好的抑制和消除因大气和采集时间等环境因素不同而对光谱曲线造成的整体性提高和降低。本论文尝试采用光谱重采样方法,建立了将实测光谱重采样为SPOT-5和CHRIS数据的方法。并对SPOT-5多光谱数据的水质参数敏感性波段进行分析,建立了水质参数反演模型,将该模型应用到SPOT-5遥感影像,反演了昆承湖的叶绿素a浓度,并采用修正营养状态指数评价了昆承湖的富营养状态,结果显示昆承湖水体处于轻度富营养化状态。本论文研究了SPOT-5多光谱遥感影像预处理方法。SPOT-5进行传感器校正时,不同于其他传感器,采用的纠正公式为L=DN/A+B,增益系数和偏移值均能从头文件中直接读取出。本文采用了6S模型、FLAASH模型研究了SPOT-5多光谱遥感影像基于辐射传输模型的大气校正方法。研究表明FLAASH模型能很好的计算地表反射率,且能一次对所有波段进行校正,是比较理想的大气校正工具。

关键词：水质监测光谱特征反演模型光谱重采样富营养化

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融合分布式目标的矿区采动地表时序InSAR监测

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中国矿业大学学报 2020年第6期49卷 1199-1206,1232页

作者：李毅蒋金雄杜玉玲李振闫世勇自然资源部国土环境与灾害监测重点实验室中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116 资源环境与灾害监测山西省重点实验室山西晋中030600

基于17景ALOS/PALSAR数据,分别利用永久散射体雷达干涉测量(PS-InSAR)和融合分布式目标的干涉测量(DS-InSAR)方法,通过永久散射体提取、同质像元识别、相干矩阵估计、相位优化、相位解缠、大气校正以及沉降速率反演等过程,获取了沛北矿... 详细信息

基于17景ALOS/PALSAR数据,分别利用永久散射体雷达干涉测量(PS-InSAR)和融合分布式目标的干涉测量(DS-InSAR)方法,通过永久散射体提取、同质像元识别、相干矩阵估计、相位优化、相位解缠、大气校正以及沉降速率反演等过程,获取了沛北矿区2007—2011年采动地表形变时空分布信息.结果表明:沛北矿区在监测时段内地表沉降分布广泛,且与各矿区范围保持了良好的一致性;融合分布式目标的DS-InSAR技术在研究区识别出的监测点约是传统PS-InSAR方法的10倍,且监测点空间分布更加均匀,沉降空间分布特征探测更加准确、可靠,能够更好地服务于矿区地表稳定性监测与评估.

关键词：时序InSAR分析分布式目标沛北矿区 DS-InSAR方法地面沉降

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基于相位梯度自动聚焦的机载雷达成像试验

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上海交通大学学报 2008年第2期42卷 299-303页

作者：谭衢霖蒋金雄李晓芳刘正军北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 中国测绘科学研究院摄影测量与遥感所北京100039

针对缺乏高精度机载运动测量系统情况下获得的某国产机载L波段合成孔径雷达(L-SAR)系统原始信号数据,采用完全数据驱动的基于相位梯度自动聚焦矫正信号相位的方法进行重聚焦成像处理试验.对点目标场景和分布目标场景的机载L-SAR信号数... 详细信息

针对缺乏高精度机载运动测量系统情况下获得的某国产机载L波段合成孔径雷达(L-SAR)系统原始信号数据,采用完全数据驱动的基于相位梯度自动聚焦矫正信号相位的方法进行重聚焦成像处理试验.对点目标场景和分布目标场景的机载L-SAR信号数据成像处理试验表明:该成像方法能够有效地估计和补偿相位误差,从而获得方位向分辨率显著提高的机载L-SAR图像,是一种可以满足仅靠数据驱动实现高精度机载L-SAR成像处理的有效方法.

关键词：机载雷达成像相位误差相位梯度自动聚焦

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利用DS-InSAR技术监测沛北矿区地表形变

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测绘通报 2021年第2期 117-121页

作者：蒋金雄杜玉玲陈宇刘广闫世勇自然资源部国土环境与灾害监测重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116 中国科学院空天信息创新研究院北京100094

针对采空区地表散射特性不稳定、高相干点目标少且分布不均匀的特点,本文基于相干矩阵特征值分解(T-EVD)的DSInSAR技术,利用Sentinel-1A数据获取并分析了徐州沛北矿区2017年1月—2018年12月的地表沉降特征。与常规时序InSAR监测对比表明... 详细信息

针对采空区地表散射特性不稳定、高相干点目标少且分布不均匀的特点,本文基于相干矩阵特征值分解(T-EVD)的DSInSAR技术,利用Sentinel-1A数据获取并分析了徐州沛北矿区2017年1月—2018年12月的地表沉降特征。与常规时序InSAR监测对比表明,融合分布式目标的DS-InSAR技术监测点数量显著增加且空间分布更加均匀,能够更好地反映矿区地表沉降的时空分布特征,为煤炭枯竭型矿区地表沉降规律分析和机理研究提供了先进的技术支撑,在采空区地表沉降监测方面具有良好的应用前景。

关键词：沛北矿区特征值分解 DS识别 DS-InSAR技术沉降特征分析

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基于星载SAR的滑坡灾害形变特征分析

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测绘通报 2021年第7期 160-162,166页

作者：史德杰蒋金雄杜孙稳张齐民日照市海域使用动态监管中心山东日照276800 中国矿业大学江苏徐州221116 太原理工大学山西太原030000

为准确监测重点滑坡的活动状态,预防潜在的地质灾害,本文基于4景ALOS-2数据,利用改进的Pixel-Tracking技术获取金沙江白格滑坡2017—2018年间3个连续时间段内的运动分布,试验结果显示,滑坡体运动存在显著的时空差异性,通过对不同时段的... 详细信息

为准确监测重点滑坡的活动状态,预防潜在的地质灾害,本文基于4景ALOS-2数据,利用改进的Pixel-Tracking技术获取金沙江白格滑坡2017—2018年间3个连续时间段内的运动分布,试验结果显示,滑坡体运动存在显著的时空差异性,通过对不同时段的速度对比后显示,该滑坡在灾害发生前期滑动位移存在明显的加速趋势。

关键词：白格滑坡像素追踪技术 ALOS-2 滑动时空差异

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基于人工神经网络的CHRIS数据内陆水体叶绿素浓度反演研究

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安徽农业科学 2009年第26期37卷 12654-12656页

作者：柳彩霞傅南翔郭子祺付薇蒋金雄李琳中国科学院遥感应用研究所北京100101 北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 中国地质大学土地科学技术学院北京100083

利用BP神经网络和CHRIS高光谱数据反演了富营养化非常严重的太湖梅梁湾地区叶绿素A浓度。首先计算了CHRIS模式2的18个波段与叶绿素A浓度的皮尔森相关系数,选择CHRIS的前5个波段和第13波段的反射率值作为神经网络的输入,以野外测量的叶绿... 详细信息

利用BP神经网络和CHRIS高光谱数据反演了富营养化非常严重的太湖梅梁湾地区叶绿素A浓度。首先计算了CHRIS模式2的18个波段与叶绿素A浓度的皮尔森相关系数,选择CHRIS的前5个波段和第13波段的反射率值作为神经网络的输入,以野外测量的叶绿素A浓度为神经网络的输出。实验表明,BP神经网络具有很好的非线性拟合能力,叶绿素A浓度的反演精度相对误差仅为22%,明显优于传统的多项式模型,显示BP神经网络与CHRIS高光谱数据结合的方法在内陆水体水质参数反演领域的应用具有相当的优势。

关键词：航天成像光谱仪CHRIS 人工神经网络内陆水体叶绿素浓度

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郓城矿区地表形变时空演变DS-InSAR监测

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煤矿安全 2021年第5期52卷 120-125页

作者：王新玲杜玉玲蒋金雄赵峰闫世勇青岛滨海学院机电工程学院山东青岛266555 中国矿业大学自然资源部国土环境与灾害监测重点实验室江苏徐州221116

郓城地区煤炭储量丰富,地下煤矿的大量开采导致地面出现不同程度的沉降,为了更好地掌握郓城矿区地表形变的时空演变特征,利用融合分布式目标的时序差分干涉测量(DSInSAR)技术和2018年1月至2019年11月期间获取55景Sentinel-1A雷达影像对... 详细信息

郓城地区煤炭储量丰富,地下煤矿的大量开采导致地面出现不同程度的沉降,为了更好地掌握郓城矿区地表形变的时空演变特征,利用融合分布式目标的时序差分干涉测量(DSInSAR)技术和2018年1月至2019年11月期间获取55景Sentinel-1A雷达影像对郓城矿区进行了地表形变监测。结果表明:DS-InSAR技术能有效地提取到分布在裸地和稀疏低矮植被区的分布式目标,可显著提升矿区监测点数量且其分布更加均匀,能够更加全面地反映了郓城矿区地表形变空间分布;形变分布图显示郓城矿区内李楼、郭屯煤矿形变量级较大,年最大沉降量可达100 mm,彭庄、赵楼煤矿地表形变较小,且不同年份沉降中心差异主要与郓城矿区地下开采活动变化密切相关。

关键词：郓城矿区形变监测分布式目标 DS-InSAR方法 Sentinel-1数据地表沉陷

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风云三号D(FY-3D)星地面应用系统产品生成系统设计与实现

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电子技术与软件工程 2019年第18期 33-36页

作者：王铭实蒋金雄席家驹航天恒星科技有限公司

本文基于卫星仪器观测的L1数据,结合辅助数据,综合利用多种信息定量提取方法,从多个谱段资料反演生成能反映大气、云、陆表、海表和空间环境等特征的各种地球物理参数产品进行设计,建设了一个可对FY-3D卫星仪器的L1数据进行信息加工和... 详细信息

本文基于卫星仪器观测的L1数据,结合辅助数据,综合利用多种信息定量提取方法,从多个谱段资料反演生成能反映大气、云、陆表、海表和空间环境等特征的各种地球物理参数产品进行设计,建设了一个可对FY-3D卫星仪器的L1数据进行信息加工和提取处理的PGS业务应用软件系统。

关键词：风云三号D星产品生成系统设计与实现

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基于陆基L波段辐射计的青藏高原地表冻融反演研究

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地球科学前沿（汉斯） 2020年第5期10卷 437-446页

作者：席家驹赵士强王铭实蒋金雄王欣航天恒星科技有限公司北京联通大数据有限公司北京中国科学院西北生态环境资源研究院甘肃兰州

青藏高原作为中低纬度地区面积最大的季节性冻土分布区,其地表冻融在气候变化及反馈中扮演了关键性角色。L波段被动微波辐射计观测作为最具潜力的全球尺度冻融反演技术还未被评估其在青藏高原的适用性,因此,本文基于高频时次的陆基辐射... 详细信息

青藏高原作为中低纬度地区面积最大的季节性冻土分布区,其地表冻融在气候变化及反馈中扮演了关键性角色。L波段被动微波辐射计观测作为最具潜力的全球尺度冻融反演技术还未被评估其在青藏高原的适用性,因此,本文基于高频时次的陆基辐射计观测配合详尽的站点土壤监测,尝试以相对冻结因子阈值判断算法为基础算法,并详细探讨了应用多种微波极化指数在青藏高原典型季节性冻土区的适用性。结果表明:针对青藏高原季节性冻土,最适采用垂直极化指数作为相对冻结因子阈值判断算法的输入指数,其总精度能够在60?入射观测角度时达到0.92,而极化差异指数NPR作为最广泛应用的判别指数,并不适合青藏高原地区。本研究为青藏高原地区开展L波段星载微波辐射计反演土壤冻融提供了客观的极化指数选取依据。

关键词：青藏高原冻融 L波段陆基辐射计极化指数

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