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PSInSAR技术在地表沉降监测中的应用研究

李强  
【摘要】:自从首次地表沉降记录以来,世界各地均受到不同程度地表沉降的影响。地表沉降是由自然因素和人为因素引起的,而人为因素可以概括为过度采掘地下矿产资源形成采空区引发地表沉降和建设重大工程的静负荷引发地表沉降。地表沉降已经成为影响经济发展的重要因素,因而对地表沉降的监测便具有重要意义。 目前对地表沉降进行监测的常用方法是传统大地水准测量、GPS测量和光电测距仪测量。这些方法具有其自身的技术特点,是通过在作业区建立固定观测网络,进行多次独立重复观测获得。虽然能够实现高精度观测,但是需要耗费大量人力物力,并且监测密度过于低下难以实现大范围监测。大范围监测地表沉降需要有效的监测方法,而合成孔径雷达以其全天时、全天候、穿透能力强、能提供振幅和相位信息、主动式遥感等优点被越来越多的应用到沉降监测中。 DInSAR应用于地表沉降监测可获得厘米级甚至毫米级形变信息。然而对长时间基线地表形变监测,DInSAR技术受时空分辨率、Doppler中心频率差异影响引起时空失相干,进而影响监测结果的精度。地表沉降监测中,利用永久散射体雷达差分干涉(PSInSAR)技术解决在地表长时间缓慢形变过程中的问题。这些PS点回波信号强,几何尺寸远小于影像空间分辨率,经过长时间间隔能够保持稳定的散射特性,没有斑点噪声影响,相干性良好。 本文运用PSInSAR技术对研究区域做了初步探讨,结合研究区域现状,制定了地表沉降监测的实验方案设计和工作流程。结合工作流程,首先对数据进行预处理,包括对SAR、DEM、卫星精轨数据、TM/ETM影像数据、实地调查数据等原始数据收集,裁剪,数据格式转换,坐标和投影方式统一等。接下来对经过预处理数据进行干涉和PS处理,结合外部参考DEM,划定地表沉降疑似区域,提取形变信息。 通过对实验区9景SAR影像进行处理,着重讨论了公共主影像选取、主辅影像配准、相位解缠等关键技术,得到研究区沉降监测数据和区域形变图,最终将研究区划分北部、中部和东部沉降区三部分。结合沉降区域地理环境,对沉降原因进行了简单扼要地分析和对区域地表沉降提出了合理化建议,数据处理方法和流程对区域地表监测具有一定的借鉴作用。


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