基于SBAS-InSAR技术的地表形变监测方法研究

论文摘要

地表沉降又称为地表沉陷或下沉,它是目前世界各大城市建设的一个主要工程地质问题。地质灾患引起的地表位移对广大群众的生命安全造成了严峻危害。因此,研究可靠的地表形变监控方法,实现对地表位移的高效监控和防治具有十分重大的应用价值。与传统的水准测量技术相比,合成孔径雷达差分干涉测量技术（Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar,简称D-InSAR）和小基线集（Small Baseline Subset,简称SBAS）差分干涉处理技术具有全天时、全天候、大范围和精度高等优势,已被普遍应用在广域地表形变监测中,为地质灾患监控与监测提供了一条高效可靠的途径。针对小基线集差分干涉技术（简称SBAS-InSAR）中的数据处理和形变监测性能问题,本文开展了以下研究工作:1、基于InSAR相位组成模型,探索了各相位分量对D-InSAR形变监测精度的影响情况,结合仿真数据验证了D-InSAR处理性能提升的有效手段,并基于哨兵1号卫星数据反演了日本熊本地震引起的地表形变,形变反演结果与现有结果相接近。该部分内容为后续SBAS-InSAR处理奠定了基础。2、SBAS-InSAR技术可获得毫米量级的线性形变速率估计精度和米级的高程测量误差估计精度,但其估计精度的理论界限并没有明确给出。本文通过理论建模,推导出了SBAS-InSAR技术中DEM高程测量误差和线性形变速率估算的克拉美-罗界,并通过蒙特卡洛仿真实验定量分析了非理想因素对SBAS-InSAR技术形变监测性能的影响。3、设计了SBAS-InSAR技术中高相干目标和长时间序列形变数据的仿真方案,实现了高相干目标和长时间序列形变数据的软件仿真模块,并通过对该软件仿真的19景SAR数据进行深入的分析处理,证明了本文中SBAS-InSAR仿真方案设计及仿真方法的正确性后,基于西安地区2015年12月至2017年2月的19景哨兵1号卫星数据,获取了该地区对应的地表形变监测结果,并重点对咸阳机场、106县道（马庄附近）和咸阳站等实验点的形变监测结果进行了详细分析,得到的形变监测结果与现有研究结果基本相吻合,证明了本文处理流程的可靠性。D-InSAR和SBAS-InSAR技术在震区形变提取和地表缓慢形变监控等方向具有非常广泛的使用前景,为灾患防治和灾患评估等领域提供了有效的技术支持,具有十分重要的应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号对照表
• 缩略语对照表
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景与意义
•   1.2 国内外发展概况
•     1.2.1 卫星系统发展概况
•     1.2.2 差分干涉技术发展概况
•   1.3 本文工作及内容安排
• 第二章 D-InSAR形变监测原理及性能分析
•   2.1 引言
•   2.2 D-InSAR技术基本理论
•   2.3 干涉相位组成分量
•     2.3.1 形变相位
•     2.3.2 平地相位
•     2.3.3 地形相位
•     2.3.4 大气相位
•   2.4 D-InSAR数据处理流程
•   2.5 D-InSAR技术的局限性
•     2.5.1 几何去相干
•     2.5.2 时间去相干
•     2.5.3 DEM高程误差
•   2.6 D-InSAR技术形变监测性能验证
•     2.6.1 D-InSAR数据仿真处理及性能验证
•     2.6.2 日本熊本地震数据处理及性能验证
•   2.7 本章小结
• 第三章 基于SBAS-InSAR技术的形变监测研究及性能分析
•   3.1 引言
•   3.2 SBAS-InSAR技术基本原理
•   3.3 相干目标探测方法
•     3.3.1 相干系数阈值法
•     3.3.2 幅度离差阈值法
•     3.3.3 信噪比法
•   3.4 SBAS-InSAR数据处理流程
•   3.5 SBAS-InSAR技术形变监测性能分析
•     3.5.1 SBAS-InSAR技术监测性能理论分析
•     3.5.2 SBAS-InSAR技术监测性能影响因素分析
•   3.6 本章小结
• 第四章 基于SBAS-InSAR技术的形变监测实验
•   4.1 引言
•   4.2 SBAS-InSAR数据仿真及处理
•     4.2.1 SBAS-InSAR数据仿真流程
•     4.2.2 SBAS-InSAR仿真数据处理
•   4.3 西安地区地表沉降监测实验
•     4.3.1 研究数据介绍
•     4.3.2 实测数据处理结果
•   4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
•   5.1 全文总结
•   5.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 毛琴

导师: 李真芳

关键词: 地表形变,差分干涉,小基线集,克拉美罗,软件仿真模块

来源: 西安电子科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑,信息科技

专业: 地质学,地质学,工业通用技术及设备,电信技术

单位: 西安电子科技大学

分类号: TN958;P642.2

DOI: 10.27389/d.cnki.gxadu.2019.001834

总页数: 103

文件大小: 9473K

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