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D-InSAR技术在盘锦地区地面沉降监测中的应用研究

田辉  
【摘要】:地面沉降(Land subsidence)是由于自然因素和人为因素造成的地表垂直向变形现象。我国很多城市和地区都受到地面沉降的影响。地面沉降直接影响了社会稳定和区域经济的持续发展。 合成孔径雷达干涉差分测量(D-InSAR)技术是近几年发展起来的新技术,主要用于地面沉降、山体滑坡、冰川移动、火山活动、地震等地表微小形变的监测。其精度可以达到厘米级。与GPS和水准测量相比,D-InSAR技术具有覆盖范围大、监测成本低、获取数据快、监测难以监测的区域、监测精度高的优势。 本文利用合成孔径雷达差分干涉测量(D-InSAR)技术,选取2007-2011年的ALOS-PALSAR数据6幅(景),结合STRM DEM数据,通过影像配准、干涉图滤波、去平地效应、相位解缠、去地形相位和地理编码等技术流程,对盘锦地区的地面沉降开展了研究。 盘锦地区存在东郭苇厂(A)、欢喜岭(B)、西八千乡(C)、盘锦市(D)4个地面沉降区。其中东郭苇厂(A)沉降区面积4.22km2,椭圆形沉降区长轴方向为北东—南西向,2007-2011年累计沉降量为-746mm,平均沉降速率为228mm/a;欢喜岭(B)沉降区形态近似圆形,面积0.94km2,2007-2011年累计沉降量为-263mm,平均沉降速率为86mm/a;西八千乡(C)沉降区面积4.38km2,椭圆形沉降区长轴方向为北东—南西向,2007-2011年累计沉降量为-414mm,平均沉降速率为124mm/a;盘锦市(D)沉降区面积较小,多为点状分布,2007-2011年累计沉降量为-70mm,平均沉降速率为23mm/a。 通过地面沉降的时间序列分析,东郭苇厂(A)沉降面积有增大的趋势,但沉降速率有放缓的趋势;欢喜岭(B)和西八千乡(C)沉降速率波状起伏并有逐渐变缓趋势,欢喜岭(B)沉降面积逐渐变小,西八千乡(C)沉降面积有增大趋势;盘锦市(D)沉降速率波状起伏。 采用枝切树法和最小费用流法对相位图解缠进行了对比研究。第一种差分方法直接对干涉相位解缠,通过最小二乘法确定模拟地形相位的缩放因子,从而改进模拟的地形相位。第二种差分方法不需要对干涉相位(不是差分相位)解缠,即使干涉相位不能成功解缠,也能计算出合理结果。两种不同解缠方法得到的计算结果基本一致。在东郭苇厂(A)、欢喜岭(B)、西八千乡(C)和盘锦市(D)4个沉降区,用枝切树法解缠得到的最大形变量分别为-176mm、-88mm、-99mm和-28mm,用最小费用流方法解缠得到的最大形变量分别为-169mm、-78mm、-105mm和-16mm,最小费用流方法解缠比枝切树法解缠得到的计算结果普遍偏小。枝切树解缠法适合平原地区解缠计算,且解缠速度较快;最小费用流法考虑全局最优,适合山区和平原地区解缠。


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