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《山东科技大学》 2007年
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星载雷达干涉测量技术在地面沉降监测中的应用

王志勇  
【摘要】: 地面沉降(Land subsidence)是由于自然因素和人为因素作用下形成的地表垂直向变形现象。我国已有许多城市和地区发生不同程度的地面沉降,地面沉降已经成为制约区域环境、社会经济可持续发展的主要地质灾害之一。 星载雷达差分干涉测量(D-InSAR)技术是二十世纪九十年代发展起来的一项对地观测新技术,可用于地震、火山运动、冰川漂移、地面沉降以及山体滑坡等地表微小形变的监测,其精度可以达到厘米级甚至是毫米级。 与常规城市地面沉降监测技术相比,D-InSAR技术具有大面积、快速、准确、低成本等优势,然而,D-InSAR技术在地面沉降监测方面还远未完善,在具体的应用中还有很多瓶颈问题未得到很好的解决,如时间去相关、基线去相关、大气效应的影响等,实用化的数据处理方法也有待进一步的研究。 本文对D-InSAR技术的关键步骤和算法进行了详细的理论分析、实用化方法研究和实例分析,并针对不同的差分干涉方法进行了深入研究,研究内容主要包括以下几点: (1)深入地剖析了雷达差分干涉测量技术的基本原理和数据处理方法,详细分析了影响D-InSAR技术测量精度的误差源,总结了干涉雷达数据的选取方法。 (2)开展了InSAR配准实用化方法的研究,提出了基于DEOS精密轨道数据和插值相关系数矩阵的实用化配准方法。利用DEOS精密轨道数据可以快速准确的获取景中心像元的初始偏移量,而通过对相关系数矩阵的插值处理来代替对影像的过采样处理,大大减少了程序的运行时间,该方法可以快速高效地实现高精度子像元配准,并得到试验验证。 (3)开展了InSAR基线估计的研究,提出了基于精密轨道数据和配准参数的初始基线估计、基于高精度DEM的精密基线估计相结合的二次基线估计方法,并且进行了基线估计试验,同时分析了DEM误差对基线估计的影响,试验证明在地形起伏不大的地区,采用DEOS精密轨道数据和SRTM DEM数据进行精密基线估计是一种切实可行的高精度基线估计方法。 (4)利用三轨法差分干涉测量技术和ENVISAT ASAR雷达数据成功地获取了Bam地震引起的地表形变场,对形变场进行了详细的解译,生成了地面沉降的剖面图和等值线图,并对沉降面积进行了统计,首次采用相干图的方法检测出了Bam地震造成的破坏最严重区域的大致位置、分布及面积,总结了相干图在InSAR中的应用。 (5)对InSAR中大气效应的影响进行了深入的理论分析和研究,通过双轨法差分干涉测量技术和干涉点目标分析技术试验分别获取了InSAR中的大气延迟相位,探讨了InSAR处理中大气效应的改正方法。 (6)以苏州市为试验区开展了干涉点目标分析(IPTA)技术的研究,详细分析了InSAR相位模型、干涉点目标分析技术的数据处理方法,形成了实用化的数据处理流程,重点对参考影像的选取、干涉点目标的选择上进行了深入的探讨,总结了参考影像选取的三原则,然后采用双阈值法对干涉点目标进行了选取,通过对38景ERS-1/2雷达数据的干涉点目标的空间域和时间域特性进行分析,获取了苏州市地面沉降的形变历史和大气延迟相位。
【学位授予单位】:山东科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:P642.26

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前6条
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2 付春永;谭克龙;;差分干涉雷达测量技术大气延迟分析[J];测绘通报;2011年05期
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6 闫建伟;汪云甲;朱勇;;基于D-InSAR技术的淮南矿区地面沉陷监测[J];工矿自动化;2011年08期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 陶秋香;PS InSAR关键技术及其在矿区地面沉降监测中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
2 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
3 范洪冬;InSAR若干关键算法及其在地表沉降监测中的应用研究[D];中国矿业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 史卫平;DInSAR技术及其在矿区地面沉降监测中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
2 张宗营;SAR影像配准方法研究[D];山东科技大学;2010年
3 黄艳;D-InSAR技术用于地表形变监测研究[D];解放军信息工程大学;2009年
4 卢学辉;PS-InSAR技术在北京典型地区地面沉降监测中的应用研究[D];首都师范大学;2011年
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9 狄桂栓;SAR干涉像对优化选取方法研究[D];山东科技大学;2011年
10 余景波;基于D-InSAR的矿区地表沉降监测与分析[D];山东科技大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张红;D-InSAR与POLinSAR的方法及应用研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 马广恩;石若明;朱凌;童君;;由结构光扫描重建老北京城三维模型的实验设计[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2011年03期
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3 周利利;王崇倡;王涛;;DOM制作过程中存在若干问题的处理方法[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2011年05期
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6 周海波;冯学智;;历史地图扫描数据误差分析及纠正[J];安徽农业科学;2009年08期
7 王兴旺;张启斌;杨勇;侯争光;姜家庆;;InSAR干涉图滤波方法比较[J];安徽农业科学;2009年17期
8 陈伟利;陶和平;刘斌涛;;基于SVM的多光谱影像与SAR图像融合地物分类研究[J];安徽农业科学;2010年20期
9 田璐洋;李春友;孟平;张劲松;;枣树坐标参数的数字近景摄影测量及数据分析[J];安徽农业科学;2011年12期
10 陈义伟;李春友;张劲松;孟平;王会顶;;基于多基线近景摄影测量系统的树木形态结构测定技术的研究[J];安徽农业科学;2012年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王彦敏;;江苏省1:5万正射影像快速更新[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年
2 董翠珠;蒋淼;;利用数字影像DMC快速制作DOM方案[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年
3 季铮;张剑清;詹总谦;;基于特征不变量的目标识别定位方法研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
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7 廖汉程;毛士艺;;SAR数字图像后处理系统的硬件与软件设计[A];第十届全国信号处理学术年会(CCSP-2001)论文集[C];2001年
8 甘荣兵;王建国;何川;;对合成孔径雷达的弹射式干扰性能分析[A];第十一届全国信号处理学术年会(CCSP-2003)论文集[C];2003年
9 黄艺毅;王军锋;刘兴钊;;双站ISAR成像算法的研究[A];第十三届全国信号处理学术年会(CCSP-2007)论文集[C];2007年
10 高磊;邹江威;陈曾平;;一种ISAR成像信号中微动成份分离方法[A];第十四届全国信号处理学术年会(CCSP-2009)论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陶秋香;PS InSAR关键技术及其在矿区地面沉降监测中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
2 唐艳红;基于航海雷达的海浪遥测关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 李晓明;ENVISAT卫星ASAR波模式数据海浪反演算法研究[D];中国海洋大学;2010年
4 冯其强;数字工业摄影测量技术研究与实践[D];解放军信息工程大学;2010年
5 张开广;郑州地区仰韶文化遗址空间模式研究[D];解放军信息工程大学;2010年
6 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
7 江刚武;空间目标相对位置和姿态的抗差四元数估计[D];解放军信息工程大学;2009年
8 任高峰;露井联合开采作用边坡损害机理及控制研究[D];武汉理工大学;2010年
9 蒋廷臣;星载宽幅合成孔径雷达干涉测量形变监测理论与应用研究[D];武汉大学;2010年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 史卫平;DInSAR技术及其在矿区地面沉降监测中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
2 胡乐银;应用InSAR时序分析方法监测断层活动性研究[D];山东科技大学;2010年
3 郝华东;卡尔曼滤波在InSAR相位解缠中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
4 王晶;数字摄影技术在矿山提升设备变形监测中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
5 张宗营;SAR影像配准方法研究[D];山东科技大学;2010年
6 王梁文敬;典型地物的极化后向散射特性分析及其在分类中的应用[D];山东科技大学;2010年
7 唐红梅;基于辐射与空间信息的遥感图像检索[D];山东科技大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 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
2 李小凡;李颖;曾琪明;赵永红;;应用与ASAR同步的MERIS对重复轨道InSAR进行大气校正[J];北京大学学报(自然科学版);2009年06期
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8 史卫平;成枢;刘国林;;Earth View InSAR软件提取DEM的应用[J];测绘工程;2010年01期
9 李德仁,周月琴,马洪超;卫星雷达干涉测量原理与应用[J];测绘科学;2000年01期
10 荆燕,王建军,张景发,张红,蒋林根;D-InSAR技术在地震同震形变研究中的应用[J];测绘科学;2004年02期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 周芹;李绍俊;李云锦;马柳青;;空间数据库引擎的关键技术及发展[A];中国地理信息系统协会第四次会员代表大会暨第十一届年会论文集[C];2007年
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3 吴建平;明跃红;苏伟;;长白山天池火山流动地震观测研究[A];火山作用与地球层圈演化——全国第四次火山学术研讨会论文摘要集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 石建基;长乐—南澳变质带构造变形特征及动力学研究[D];中国地质大学(北京);2010年
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3 岳焕印;基于小波变换的干涉SAR数据处理方法研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
4 李新武;极化干涉SAR信息提取方法及其应用研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
5 张红;D-InSAR与POLinSAR的方法及应用研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
6 侯波;基于小波变换消除遥感图像噪声[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
7 毛建旭;合成孔径雷达干涉(INSAR)三维成像处理技术研究[D];湖南大学;2002年
8 杨杰;星载SAR影像定位和从星载InSAR影像自动提取高程信息的研究[D];武汉大学;2004年
9 张璞;福建漳州晚第四纪以来的环境演变[D];中国地质大学(北京);2005年
10 任坤;基于星载合成孔径雷达干涉测量技术的数字高程模型生成研究[D];南京理工大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王宏宇;短时空基线PS-InSAR技术在大同地区的形变监测研究[D];长安大学;2011年
2 孙广通;时间序列InSAR地表形变反演及大气相位改正技术研究[D];辽宁工程技术大学;2011年
3 乔书波;InSAR技术及其在大地测量与空间地球动力学中的应用研究[D];中国人民解放军信息工程大学;2003年
4 吴振祥;福州温泉区地下热水三维有限元数值模拟与地面沉降研究[D];福州大学;2004年
5 高玉山;基于GIS和SPSS的地面沉降研究[D];西南师范大学;2004年
6 程庆展;福建省地质灾害类型与评价分区研究[D];福建师范大学;2004年
7 宁宝坤;泉州盆地第四系构造格架建立及断裂活动性初步评价[D];中国地震局地质研究所;2003年
8 刘予;北京市地面沉降区含水层和压缩层组划分及地面沉降自动监测系统[D];吉林大学;2004年
9 付萍;漳州盆地第四纪钻孔地层划分、对比与沉积环境分析[D];中国地质大学(北京);2005年
10 李鑫慧;INSAR-DEM地学编码方法的研究[D];武汉大学;2003年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前6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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中国博士学位论文全文数据库 前4条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 山锋;基于SBAS-InSAR技术的大同市地面沉降监测研究[D];长安大学;2011年
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3 余景波;基于D-InSAR的矿区地表沉降监测与分析[D];山东科技大学;2011年
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6 段光耀;城市建筑容积率提取及其与地面沉降关系分析[D];首都师范大学;2012年
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10 武继峰;福建海西城市群地面沉降机理及监测技术研究[D];长安大学;2012年
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中国期刊全文数据库 前10条
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9 陈基炜;应用遥感卫星雷达干涉测量进行城市地面沉降研究[J];测绘通报;2001年08期
10 刘国祥,丁晓利,李志林,陈永奇,章国宝;星载SAR复数图像的配准[J];测绘学报;2001年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张红;D-InSAR与POLinSAR的方法及应用研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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中国重要报纸全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王志勇;星载雷达干涉测量技术在地面沉降监测中的应用[D];山东科技大学;2007年
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5 孙建;SAR影像的海浪信息反演[D];中国海洋大学;2005年
6 于秋则;合成孔径雷达(SAR)图像匹配导航技术研究[D];华中科技大学;2004年
7 危嵩;机载合成孔径雷达动目标检测与成像研究[D];华中科技大学;2005年
8 刘桂卫;黄河三角洲地区地面沉降和风暴潮灾害特征及其环境效应研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2010年
9 刘寒鹏;天津滨海新区高层建筑荷载作用下地面沉降研究[D];长安大学;2010年
10 任坤;基于星载合成孔径雷达干涉测量技术的数字高程模型生成研究[D];南京理工大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙雅琳;红外与可见光图像配准技术研究[D];西安电子科技大学;2010年
2 何伟;D-InSAR技术在西安市地面沉降监测中的应用[D];长安大学;2007年
3 谢永胜;数字图像拼接与配准技术的研究[D];杭州电子科技大学;2010年
4 王春华;图像融合中的配准技术研究[D];河北工程大学;2011年
5 徐峰;基于配准的颅脑CT图像分割的研究[D];中国科学技术大学;2010年
6 张存利;基于互信息的多模态医学图像CT-MRI配准[D];吉林大学;2011年
7 齐鲁;基于GPU的水泥图像三维配准方法及实现技术研究[D];济南大学;2011年
8 裴璐乾;SAR、红外、可见光图像配准及融合算法研究[D];西安电子科技大学;2011年
9 谢浩;视网膜血管图像分割及其应用研究[D];武汉科技大学;2010年
10 周嘉玮;基于各向异性结构张量和联合显著信息的非刚性医学图像配准研究[D];上海交通大学;2011年
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