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《中国矿业大学》 2010年
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InSAR若干关键算法及其在地表沉降监测中的应用研究

范洪冬  
【摘要】: 矿产、地下水等资源开采引起的地面沉降已成为困扰社会和经济发展的普遍性难题。如何有效地、实时地监测地表沉降的发生,以分析沉降形成机理及演变规律、控制或减轻沉降灾害,是摆在国内外众多科研工作者面前的一个任务。本文从先进的对地观测新技术InSAR着手,首先分析了该技术用于地表沉降监测中的原理和局限性;然后对一些关键算法进行了改进和实验研究;最后利用D-InSAR、PS-DInSAR、SBAS等技术对天津市的失水沉降及某矿的开采沉陷监测进行了实验研究。本文的研究工作和成果如下: (1)总结了InSAR技术的研究现状,指出了国内外在InSAR及相关技术研究中的不足,阐述了SAR、InSAR、D-InSAR等技术的基本原理,分析了D-InSAR技术在沉降监测应用中的局限性。 (2)研究了一种基于精密轨道参数、快速傅立叶变换及地面控制点的组合基线估计方法,并分析了偏斜角对基线估计精度的影响。通过对比分析不同基线组合方法生成的干涉条纹图及样本点高程值,验证了该组合基线估计方法的正确性及可行性,可在一定程度上弥补单一基线估计方法所存在的不足。 (3)提出了结合边缘信息的DT-CWT干涉图滤波方法,并设计了相应的处理流程。该法利用DT-CWT域中层间系数的传递性和层内系数的相关性,得到干涉图的边缘及非边缘系数,并采用贝叶斯收缩或双变量贝叶斯收缩函数去噪,在去除噪声的同时,有效地保留了干涉图的边缘和细节信息。 (4)提出了基于混合微粒群算法和改进的最小二乘相位解缠方法,并同十种常用相位解缠方法进行了实验对比分析,证明了算法的正确性。 (5)建立了承压水位、地下水开采量同D-InSAR技术得到的沉降速率之间的关系模型,并对矿区开采沉陷进行了实验研究。为在一定程度上解决D-InSAR得到的开采沉陷下沉值小于实测值的问题,从控制点修正、多视处理两方面研究了两种针对开采沉陷应用的分析方法。 (6)提出了基于正切函数加权的最优相干主影像选取方法,并提出了基于影像幅度和相位信噪比的双重阈值PSC识别方法,这些算法都可以作为现有方法的一个补充。 (7)利用PS-DInSAR和SBAS方法获取了天津主城区1992-1997年间的地表下沉情况,前者共识别了18906个PS点,得到每年的最大下沉速率为16.4mm/a;后者共识别出42041个高相干点,得到每年的最大下沉速率为24.2 mm/a。利用SBAS方法初步获取了某矿1995-1998年间的地表下沉情况,共识别出380个高相干点,得到每年的最大下沉速率为45 mm/a。 该论文有图63幅,表18个,参考文献165篇。
【学位授予单位】:中国矿业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:P642.26;P225.1

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前8条
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2 李海平;李卫;赵永兰;;雷达差分干涉测量技术在地面沉降监测中的应用研究[J];测绘与空间地理信息;2013年01期
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中国硕士学位论文全文数据库 前5条
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【参考文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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【共引文献】
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9 张亚利;刘星;;SAR在地表形变监测中的应用与展望[A];重庆市测绘学会第三届优秀论文评选获奖论文暨2005-2006年度学术交流会论文选编[C];2008年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 邓清海;袁仁茂;马凤山;李树德;;地面沉降的GPS监测及其基于GIS的时空规律分析[J];北京大学学报(自然科学版);2007年02期
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10 范青松;汤翠莲;陈于;张晓东;;GPS与InSAR技术在滑坡监测中的应用研究[J];测绘科学;2006年05期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
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中国硕士学位论文全文数据库 前3条
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7 王锦根;;东莞玉兰大剧院沉降观测技术要点及体会[A];全国测绘科技信息网中南分网第二十一次学术信息交流会论文集[C];2007年
8 貟发长;沈荣林;邬熙娟;;基于安全度的建筑物沉降监测精度指标研究[A];江苏省测绘学会2007'学术年会论文集[C];2008年
9 宋霜霜;谢礼金;王清德;;井架基础沉降监测基准网的稳定性分析[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
10 郭建湖;;武广客运专线无碴轨道路基变形监控方案及工后沉降评估方法的探讨[A];铁路客运专线建设技术交流会论文集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 李峰;刘燕华称甘肃灾情比预料严重许多[N];甘肃日报;2008年
2 立实;陕西局紧急开展全省重点文物古迹重要建筑物震后形变监测[N];中国测绘报;2008年
3 记者 李晓明 秦幸福 段金平 特约记者 郝晓红 通讯员 马琳 崔文君 采写;打造“宜居”北京[N];地质勘查导报;2007年
4 新华;汶川地震加速大雁塔形变[N];地质勘查导报;2008年
5 鲁为民;数字水准仪路径视差校正的方法[N];黄河报;2009年
6 本报记者  原仁开 秦荣 实习生 陈小芝;附近大厦施工 波及文联大楼[N];福建日报;2007年
7 江恩惠 冷元宝 张清明 周杨;堤防工程健康诊断探讨[N];黄河报;2008年
8 林家能 赵腊平;京城之水地下来[N];中国矿业报;2004年
9 谭向阳;黄河大桥安全否 测量技术来把脉[N];中国测绘报;2006年
10 章轲;中日韩联手治理沙尘暴和酸沉降[N];第一财经日报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 贾洪果;高分辨率永久散射体雷达干涉及其应用于高速铁路沉降监测[D];西南交通大学;2012年
2 马洪林;宁夏冲湖积软弱土路基沉降规律及处治措施研究[D];东北大学 ;2009年
3 殷硕文;基于相干目标DInSAR方法的南方公路沉降监测应用研究[D];解放军信息工程大学;2010年
4 李国恒;季冻区填土路基沉降预测及其附加应力分析[D];吉林大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张德强;成都来福士广场沉降监测及数据管理系统[D];成都理工大学;2011年
2 张楠;路堤边坡稳定性分析与沉降监测[D];清华大学;2012年
3 叶茂;京沪高速铁路沉降监测数据处理与分析[D];西南交通大学;2011年
4 陈洪伟;沈阳市明成嘉园高层建筑桩基础沉降监测、预测与有限元分析[D];辽宁工程技术大学;2011年
5 赵勇;地下工程开挖地表沉降预计与观测[D];山东科技大学;2008年
6 贺迎喜;膨胀土路堤沉降变形的监测分析与数值模拟[D];长沙理工大学;2008年
7 丁礼磊;路基沉降无线监测系统关键技术研究[D];长安大学;2009年
8 何君;长春地铁一号线沉降监测研究[D];吉林大学;2013年
9 王俊辉;山区高填路基沉降监测与稳定性数值仿真分析研究[D];中南大学;2007年
10 费松涛;软基条件下低等级公路路基拓宽工程研究[D];长沙理工大学;2009年
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