CRInSAR與PSInSAR聯(lián)合監(jiān)測礦區(qū)時序地表形變研究.pdf

1、我國是一個礦產資源分布密集，采礦活動頻繁，礦山地質災害頻發(fā)的國家。對礦區(qū)進行長期、動態(tài)的沉降監(jiān)測，可及時掌握礦區(qū)地表的移動和破壞，對預防潛在地質災害具有重要意義。差分干涉測量技術(DInSAR)是近年來發(fā)展起來的一種新型的用于地表形變監(jiān)測的技術，然而DInSAR技術受時間與空間失相干影響嚴重，不符合礦區(qū)監(jiān)測的高精度實時監(jiān)測的要求。而永久散射體差分干涉測量(PSInSAR)與人工角反射器差分干涉測量(CRInSAR)技術均為基于高相干目標

2、點的時間序列形變監(jiān)測手段，不受時間空間失相干嚴重影響，同時通過對相鄰兩目標點之間的相位作差，可極大的減弱模型中大氣延遲相位的影響，因此本文旨在將這兩種技術結合起來，應用于礦區(qū)沉降的監(jiān)測中，以提高礦區(qū)地表形變監(jiān)測的精度和可靠性。
　　 本文分別針對兩種技術的理論、處理流程、算法及可靠性評價等方面進行了系統(tǒng)詳盡的討論與闡述，提出一套PSInSAR與CRInSAR聯(lián)合解算算法流程，其中分別對CR點與PS點目標的探測方法，PS-CR基線

3、網(wǎng)絡的布設方案，PS-CR聯(lián)合解算算法的流程設計，基于線性形變差分模型和周期函數(shù)差分模型的建立以及時空維相位解纏算法進行了深入的研究。本文的主要研究工作和貢獻如下:
　　 1、提出一種基于強度與相關系數(shù)綜合評定指數(shù)的CR點目標識別方法。在RD模型定位的基礎上，綜合后向散射強度和相干系數(shù)提取CR點。應用該方法在獲取的六景研究區(qū)域SAR影像上分別查找CR點位置，并將不同影像上相鄰CR點間距離進行比較以驗證結果準確性。實驗結果表明，該

4、方法探測CR點位置信息的誤差為1像元左右，不受自然環(huán)境限制，且避免了人為目視查找的誤差;
　　 2、設計了一套將相干系數(shù)閾值法，振幅離差指數(shù)閾值法與強度閾值法串行的PS點目標識別方法，在研究區(qū)域的14景SAR影像中進行應用，并將幅度標準差，相位標準差和相干系數(shù)標準差作為PS候選點的穩(wěn)定性分析工具對探測出的PS候選點進行了穩(wěn)定性分析;
　　 3、提出了針對PS-CR整體基線網(wǎng)絡的布設方案及具體信息存儲算法，在此基礎上建立了

5、PS-CR基線網(wǎng)絡中任一基線邊的線性和周期性形變差分相位模型。具體采用Delaunay三角形附加距離限制原則進行基線網(wǎng)絡布設，應用鄰接矩陣模型方案以存儲基線網(wǎng)絡信息，同時解決了基線信息存儲中遇到的重復邊檢測難題;
　　 4、提出了PSInSAR與CRInSAR時空維解纏算法。將CR點上計算得出的形變參數(shù)值及高程改正值作為研究區(qū)域中PS-CR基線網(wǎng)絡的約束，進而通過間接平差觀測法估計出PS網(wǎng)形變參數(shù)和高程改正值的全局最優(yōu)解。實現(xiàn)了

6、CRInSAR技術與PSInSAR技術的結合，可修正由于參考點選取不當而出現(xiàn)的不合理抬升點，更加合理地反應研究區(qū)域的真實沉降情況，同時可有效地應用于研究區(qū)域內無外部起算數(shù)據(jù)的情況，適用性更廣。
　　 5、提出一套完整的CRInSAR與PSInSAR聯(lián)合解算算法和流程，有效的將兩種技術結合，并分別應用模擬實驗和真實數(shù)據(jù)實驗對提出的聯(lián)合解算算法流程進行驗證。通過模擬實驗結果可以看出，聯(lián)合算法流程結果可靠，加入了CR點約束后的形變速率

7、結果得到明顯改善，證實了算法理論上的可行性。在真實數(shù)據(jù)實驗中，首次將聯(lián)合算法應用于河南白沙水庫周邊礦區(qū)密集區(qū)，首先應用線性速率模型對實驗區(qū)域進行線性速率的探測，通過與傳統(tǒng)PSInSAR算法實驗結果對比，證實了加入CR點約束后的算法可修正不合理抬升點，與水準實測結果更加吻合;為了進一步研究礦區(qū)時間序列沉降發(fā)育情況，實驗提取了白沙水庫周邊區(qū)域進行專門研究，并采用周期函數(shù)模型作為差分相位模型，結果表明白沙水庫周圍區(qū)域存在著較為明顯的沉降，在煤