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《首都师范大学》 2011年
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数学形态学在地面沉降研究中的应用

荆灵玲  
【摘要】:地面沉降是以地下水为主要供水水源的大都市已经面临或具有潜在隐患的一种城市地质灾害。由于连续多年的干旱少雨和应急地下水源地大规模、高强度、集中式的开采,造成了北京地区地下水流场和水位发生变化,诱发了地面沉降产生。面对地面沉降的监测问题,国内外众多学者利用永久散射体合成孔径雷达干涉测量方法(PS-InSAR),间接克服了相位失相关和大气延迟影响,获得毫米级的地表形变信息,但如何自动、半自动提取遥感图像上的特定目标信息,需要选取合适的图像分析技术。 本文借助GIS空间分析功能,利用数学形态学方法对目标特征进行提取;在对地面沉降主要影响因素分析基础上,研究分析地下水位影响下的地面沉降空间分布情况。本文主要尝试将数学形态学的理论和方法应用于地面沉降研究中,主要体现在以下三个方面: 一是尝试提取地面沉降漏斗区域。选择2004-2005年PS-InSAR技术监测获取的地表形变信息作为数据源,针对地面沉降面状分布的空间影响形态,选择5×5圆形作为结构元素,对图像进行形态学增强。然后,利用数学形态学中的重建技术和标记分水岭变换对沉降漏斗区域进行提取和分析。 二是分析和研究地面沉降主要影响因素(地下水位、第四系地层厚度)的时空变化,以及它们与地面沉降之间的空间关系。利用数学形态学中的重建技术和标记分水岭变换提取地下水降落漏斗、第四系较厚沉积区域等特征,并将其与地面沉降漏斗区域进行叠加分析,确定影响研究区发生地面沉降的主要因素。 三是探讨如何利用形态学方法分析地下水位影响下的地面沉降空间分布情况。将不同的地下水水位变化值赋予不同的膨胀系数,再与初始模板卷积处理,得到一个动态的、自适应的结构元素,对研究区多年累积沉降量分布图进行膨胀处理,得到地下水位影响下的地面沉降空间可分布情况。 本文运用数学形态学方法有效提取目标特征,分析地下水位影响下的地面沉降空间分布情况,为地面沉降的分析和研究提供了一种新的思维和新的方法。本文的创新点在于尝试将数学形态学的理论和方法应用于地面沉降研究,既有利于对地面沉降的分析和理解,又丰富和扩展了数学形态学的应用领域。
【学位授予单位】:首都师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:P642.26

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