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PSInSAR在地面沉降监测中的研究分析

刘欢欢  
【摘要】: 我国是地质灾害多发的国家,地面沉降、滑坡等以地表形变为直接特征的地质灾害给国家和人民带来了严重的危害。据不完全统计,我国目前已有96个城市和地区发生了不同程度的地面沉降,其中天津地区的地面沉降很有代表性。 DInSAR具有广覆盖、高分辨率、全天候、全天时等优势,是一种很有潜力的地表形变监测技术,但实际应用中的时间和空间去相干因素、误差、大气相位以及大气延迟等往往会降低其获取形变信息的精度,甚至在某些情况下使监测不能实施。PSInSAR技术提取并只分析呈类点状散射体的PS点的相位,保证了相位质量,通过建立形变模型和时序滤波去除PS上的大气相位等误差,克服了DInSAR的失相干和大气影响等限制因素。但常规的PSInSAR方法大多通过分析像素的亮度值及其变化选择PS候选点,再利用形变的时间模型来识别PS点和去除PS点上的干扰信息,它们对很多自然地貌不能得到可靠的结果,且受形变模型的限制。 本次研究并不是继续探讨非线性形变和更复杂运动模型的构建和使用,而是采用了一种新的PSInSAR技术方法,该方法通过对相位进行空间相关性分析,适用于几乎所有地表情况的PS点的选取,且不受形变模型限制,能获得各个成像时期的形变信息,提高了监测的时间分辨率,对形变规律和形变的分析有重要的指导意义。由于相位解缠技术在InSAR、DInSAR、PSInSAR中都是至关重要的一个环节,涉及到空间规则和非规则格网分布的数据的二维、三维相位解缠,本次研究也对这些相关的算法进行了总结、比较和实践。 我们利用收集的天津地区2003年10月至2005年12月的14景ENVISAT ASAR数据,用基于空间相关性分析的PSInSAR技术进行了PS点的选取、误差去除和形变信息提取。其中相位解缠技术采用的是最小0范实现的伪三维相位解缠算法。针对PSInSAR技术只能得到PS点上的形变信息,又对离散分布的PS点的形变结果进行Kriging插值和形变等值线提取等处理,得到实验区的连续分布的形变场,然后对形变场进行了三维显示、侧视图和剖面图的生成,对受关注的沉降中心进行了形变时间序列分析,最后联系沉降区的地下水开采和经济状况等进行沉降成因的分析,并作了控沉的建议。


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