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《中国地震局地质研究所》 2015年
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基于光学影像资料提取地面水平位移及其时间序列信息

郑茜  
【摘要】:地表形变监测技术为我们提供了认识地球物理现象直观可靠的途径。光学卫星技术的发展,使得我们在InSAR技术之外又多了一种新的形变监测方法,极大提升了光学卫星的观测能力,拓展了我们认识地球物理现象的视野。论文主要研究这一新的形变监测技术,探讨如何提取水平方向的形变时间序列信息。2013年2月11日,Landsat-8卫星成功发射。除了传统的光学卫星观测应用,该卫星为大位移形变监测提供了一种新途径。它不但补充了InSAR单一方向形变观测的局限,也能为我们认识水平形变的时间演化提供新的信息。本文基于光学影像亚像元级互相关技术和时间序列分析技术,利用最新的Landsat-8数据,以青藏高原西昆仑峰区的冰川滑移为例,研究Landsat-8形变时间序列信息的提取方法及其应用。论文首先对光学影像提取形变及时间序列的方法、原理做了介绍。探索光学影像提取水平形变及其时间序列的方法,并区别于InSAR技术提取地表位移及其时间序列信息的方法。然后以活跃的西昆仑山冰川活动为例,获得研究区固定周期的Landsat-8观测数据。利用亚像元影像互相关技术对Landsat-8光学影像精确配准,配准精度达到0.01像元水平,即该光学影像的水平形变监测精度可以达到0.15 m的水平。通过对2013年7月至2014年8月的15景Landsat-8影像进行互相关和形变时间序列反演分析,我们获得了西昆仑峰区两条冰川滑动的位移场和速度场。研究的结果表明:(1)采用基于幅值信息影像配准、亚像元影像互相关形变计算、SVD时间序列反演等方法,能够有效提取地表水平形变场,并提高基于Landsat-8数据的时空形变场测量精度。(2)利用Landsat-8光学图像.首次获得的西昆仑峰区冰川在2013年7月至2014年8月期间的水平形变场时间序列显示,观测期内,西昆仑峰区冰川基本处于匀速滑移状态(无明显加速和减速现象),滑移速率为6 m/月至18 m/月。(3)本论文的成果对于冰川动力学和气候变化方面的研究有一定参考意义,同时验证了Landsat-8光学影像在水平形变分析中的应用潜力,如监测较大地表位移和地壳形变事件(如地震、滑坡、冰川等)。
【学位授予单位】:中国地震局地质研究所
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:P227

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