基于雷达影像的幂指数Knothe模型参数反演

论文摘要

合成孔径雷达差分干涉测量技术(DlnSAR)是近几十年发展起来的一种地表形变监测技术,可全天时、全天候、大范围地获取地表影像,可高精度地提取火山、地震、滑坡、地下资源开采等引起的地表形变信息。但矿山开采不仅会引起沉降边缘微小的地表形变,沉降中心处也会在短期内引起大梯度的地表形变。而雷达卫星的重访周期固定,当成像时间间隔内发生的形变梯度大于InSAR技术所能测量的形变梯度范围时,会引起干涉影像对的失相干而无法得到清晰的干涉条纹,从而影响后续的相位解缠操作,无法提取精确的地表大梯度形变信息。因此,单独利用InSAR技术难以高精度地提取矿区大梯度的地表形变信息。目前常用的矿山开采沉陷模型主要有概率积分模型、Knothe模型、Logistic模型等,一些学者已经选用概率积分模型与Logistic模型,结合InSAR技术来估算预测由矿山开采活动引起的地表形变信息。而Knothe模型被广泛应用于分析工作面单点的地表下沉过程,其中幂指数Knothe模型,其地表下沉曲线与实际矿山开采引起的地表形变过程相吻合,可较好地描述矿山开采沉陷过程。为此,本文采用InSAR技术与幂指数Knothe模型相结合的方法来提取矿区地表大梯度形变信息。主要创新成果如下:1)基于InSAR技术的幂指数Knothe模型参数的反演方法。基于InSAR技术提取雷达视线向形变值,建立视线向形变值与幂指数Knothe模型参数间的函数关系,采用最小二乘方法估算反演模型的参数值。2)基于幂指数Knothe模型的矿区大梯度形变信息的预计方法。利用上述InSAR技术反演得到的模型参数值,建立基于幂指数Knothe模型的开采沉陷预计公式,提取矿区的大梯度地表形变值。3)结合幂指数Knothe模型的矿山三维形变模型的构建方法。基于雷达视线向形变值与三维形变值间的函数关系,采用上述提出的基于幂指数Knothe模型预计的地表下沉值,预计矿区南北向与东西向的水平形变值,以此构建矿山三维形变模型。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 1 绪论
•   1.1 研究背景与意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 基于InSAR技术监测矿区地表形变
•     1.2.2 结合InSAR技术提取矿区大梯度地表形变
•     1.2.3 结合InSAR技术提取矿山三维地表形变
•     1.2.4 存在问题总结
•   1.3 研究内容
•   1.4 研究方法与技术路线
•     1.4.1 研究方法
•     1.4.2 技术路线
•   1.5 论文结构安排
• 2 InSAR技术原理与Knothe模型
•   2.1 InSAR技术原理
•     2.1.1 InSAR技术
•     2.1.2 DInSAR技术
•     2.1.3 时序InSAR技术
•   2.2 Knothe模型
•     2.2.1 Knothe模型
•     2.2.2 分段Knothe模型
•     2.2.3 幂指数Knothe模型
•   2.3 本章小结
• 3 基于InSAR的幂指数Knothe模型参数反演
•   3.1 引言
•   3.2 各未知参数对幂指数Knothe模型的影响
•   3.3 利用InSAR技术获取地表形变值
•     3.3.1 利用DInSAR技术获取地表形变值
•     3.3.2 利用时序InSAR技术获取地表形变值
•   3.4 估算反演幂指数Knothe模型的未知参数
•     3.4.1 采用累积形变值反演模型参数
•     3.4.2 采用相对形变值反演模型参数
•   3.5 模型参数反演实验
•     3.5.1 利用DInSAR技术反演模型参数实验
•     3.5.2 利用时序InSAR技术反演模型参数实验
•   3.6 本章小结
• 4 基于幂指数Knothe模型预计矿区大梯度形变信息
•   4.1 引言
•   4.2 矿区大梯度形变信息
•   4.3 矿山开采沉陷时序变化及预计
•   4.4 基于幂指数Knothe模型预计矿区大梯度形变
•   4.5 矿区大梯度形变信息预计实验
•     4.5.1 实验方法
•     4.5.2 预计矿区大梯度形变信息
•     4.5.3 精度分析
•   4.6 本章小结
• 5 结合幂指数Knothe模型构建矿山三维形变模型
•   5.1 引言
•   5.2 雷达视线向形变值与三维形变值间的几何关系
•   5.3 建立雷达视线向形变值与三维形变值间的函数关系
•   5.4 结合幂指数Knothe模型的三维形变模型构建
•   5.5 矿山三维形变模型构建实验
•     5.5.1 实验方法
•     5.5.2 实验区及实验数据简介
•     5.5.3 构建矿区沉陷三维形变模型
•     5.5.4 精度分析
•   5.6 本章小结
• 6 结论与展望
•   6.1 主要研究成果
•   6.2 研究创新点
•   6.3 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介

文章来源

类型: 博士论文

作者: 陈磊

导师: 赵学胜

关键词: 技术,幂指数模型,参数反演,大梯度形变,三维形变

来源: 中国矿业大学(北京)

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 地质学,地球物理学,矿业工程

单位: 中国矿业大学(北京)

分类号: P627

DOI: 10.27624/d.cnki.gzkbu.2019.000194

总页数: 123

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