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基于D-InSAR技术的矿区开采沉陷监测研究

作　者: 王薇
导　师: 汤伏全
学　校: 西安科技大学
专　业: 大地测量学与测量工程
关键词: D-InSAR 西部矿区 开采沉陷 形变监测 相干性
分类号: P225.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 266次
引　用: 2次
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内容摘要


合成孔径雷达差分干涉测量(D-InSAR)技术是二十世纪九十年代发展起来的微波遥感技术,它具有全天时、全天候、覆盖面广、高精度地监测地表变形的能力,已成为极具潜力的对地观测技术之一。根据差分干涉测量(D-InSAR)的原理,D-InSAR技术用于沉陷监测的精度可以达到厘米级甚至毫米级。但是,由于时间去相干和大气变化等因素影响了D-InSAR的测量精度,尤其在西部黄土覆盖矿区,地形起伏较大,且开采沉陷具有范围小、下沉量大和形变速度快的特点,影响了该技术在西部矿区开采沉陷监测中的应用。因此,本文针对这一课题展开实验研究,具有重要的理论和实际意义。本文以陕西彬长矿区开采沉陷监测为实例,利用D-InSAR技术实现矿区地表沉陷的动态监测。主要研究内容与结果如下:(1)针对西部矿区开采沉陷特征及监测技术要求,将常规的开采沉陷监测方法和D-InSAR技术方法进行对比分析,总结了D-InSAR技术的优势;(2)在阐述D-InSAR基本原理及其实现方法的基础上,讨论了D-InSAR对形变测量的灵敏度及获取地表形变的误差来源,重点分析了D-InSAR数据处理流程及其关键算法;(3)选取了2007-07-04到2007-10-04时间跨度为三个月的三景SAR影像数据,构成三个影像对分别进行差分干涉处理,获取了研究区域的形变分布图,并结合实际资料对实验处理结果进行了对比分析,取得了一致的结果;(4)通过对差分干涉处理过程中生成的相干图进行分析表明,D-InSAR技术应用于煤矿区开采沉陷监测时,其相干图可作为分析判别形变区域的重要依据。因此,对于开采沉陷区相干图的研究,可作为D-InSAR技术应用研究的新方向。本文通过对彬长矿区开采沉陷监测的实验研究,初步建立了适合于矿区D-InSAR技术监测的数据处理实用流程,为西部矿区大范围开采沉陷的雷达遥感监测奠定了基础。

全文目录


摘要  2-4
ABSTRACT  4-9
1 绪论  9-15
  1.1 选题背景及研究意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-12
    1.2.1 国外研究现状  10-11
    1.2.2 国内研究现状  11-12
  1.3 研究的目的和主要内容  12-13
    1.3.1 研究目的  12
    1.3.2 主要内容  12-13
  1.4 研究的技术路线  13
  1.5 本文的章节安排  13-14
  1.6 小结  14-15
2 煤矿开采沉陷及其监测技术方法  15-19
  2.1 地表开采沉陷盆地的特征  15
  2.2 地表开采沉陷的常规监测技术方法  15-17
  2.3 D-InSAR 技术及其优势  17
  2.4 小结  17-19
3 合成孔径雷达干涉测量技术  19-31
  3.1 雷达遥感概述  19-20
    3.1.1 电磁波与电磁波谱  19
    3.1.2 雷达方程  19-20
    3.1.3 雷达遥感的特点  20
  3.2 合成孔径雷达SAR  20-23
    3.2.1 真实孔径雷达  20-21
    3.3.2 合成孔径雷达  21-22
    3.2.3 合成孔径雷达的不足  22-23
  3.3 雷达干涉测量InSAR  23-26
    3.3.1 InSAR 的基本原理  23-25
    3.3.2 InSAR 对地形起伏的灵敏度  25-26
  3.4 差分干涉测量D-InSAR  26-29
    3.4.1 差分干涉技术的发展  26
    3.4.2 D-InSAR 的实现方法  26-27
    3.4.3 D-InSAR 的基本原理  27-29
  3.5 D-InSAR 对形变测量的灵敏度及其误差分析  29-30
  3.6 小结  30-31
4 D-InSAR 数据处理及关键算法分析  31-41
  4.1 SAR 影像的选取  31
  4.2 SAR 数据的处理流程  31-33
  4.3 影像配准方法  33-37
    4.3.1 影像配准的评估  34-35
    4.3.2 粗配准的算法分析  35
    4.3.3 精配准的算法分析  35-37
  4.4 基线估计方法  37-38
  4.5 相位解缠方法  38-39
  4.6 数据融合技术方法  39-40
  4.7 小结  40-41
5 D-InSAR 在彬长矿区开采沉陷监测中的应用  41-60
  5.1 矿区概况  41-43
    5.1.1 地理位置  41-42
    5.1.2 地貌地质条件  42
    5.1.3 矿区开发现状  42-43
  5.2 InSAR 处理前的准备工作  43-47
    5.2.1 干涉处理软件简介  43-44
    5.2.2 SAR 影像的选取  44-45
    5.2.3 DEM 数据的获取  45-47
    5.2.4 SLC 影像的转换  47
  5.3 彬长矿区InSAR 数据处理及其结果分析  47-59
    5.3.1 方案1 的处理结果与分析  48-50
    5.3.2 方案2 的处理结果与分析  50-53
    5.3.3 方案3 的处理结果与分析  53-55
    5.3.4 InSAR 处理结果的验证  55-57
    5.3.5 相干图特征分析及其应用  57-59
  5.4 小结  59-60
6 结论  60-62
  6.1 总结  60
  6.2 展望  60-62
致谢  62-63
参考文献  63-67
附录  67

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 测绘学 > 大地测量学 > 电磁波测距和基线测量 > 无线电测距
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