《《基于IN-SAR地面沉降缺失数据拟合》-公开DOC·毕业论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《基于IN-SAR地面沉降缺失数据拟合》-公开DOC·毕业论文（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘 要 我国的地面沉降现象一直比较严重。地面沉降破坏建筑物和生产设施、损坏地下线路设施等，给人们的生产、生活带来严重的影响。基于地面沉降对环境及经济建设破坏的严重性，当前许多地区及城市已将地面沉降监测作为防灾减害的一项重要工作。近年来大量的研究和实践表明， InSAR（合成孔径雷达干涉测量）技术可以高精度监测地表的微小地表形变，具有全天候、全天时、覆盖面广、高度自动化和高精度监测地表变形的优势，能够有效弥补水准测量和GPS测量空间分辨率不足的问题，是目前沉降灾害监测的一种重要技术手段。然而，InSAR监测手段也有自己的不足，InSAR技术虽然具有很高的空间分辨率，但是雷达卫星因其固有的运行周期
2、，无法满足监测的要求。另外，时间失相干或山区SAR影像的顶底倒置等易导致干涉图出现数据缺失，从而难以达到区域监测的目的。本文针对数据缺失现象，研究基于多项式拟合和多面函数拟合的缺失数据拟合方法，重点探讨多面函数拟合中心节点以及核函数的选择问题，最后以西安市地面沉降监测数据为例，对比分析不同拟合模型的拟合效果，以此来探讨拟合模型的优选问题。关键词：地面沉降，InSAR，D-InSAR，多项式拟合，多面函数拟合ABSTRACTSerious land subsidence phenomenon happen in china for a long time. Subsidence damage t
3、o buildings and production facilities, damage to underground line facilities to the peoples production and life seriously affected. Based on land subsidence damage to the environment and the gravity of economic development, the current number of regions and cities have land subsidence monitoring har
4、m reduction as an important prevention work. In recent years, extensive research and practice shows that, InSAR (Interferometric Synthetic Aperture Radar) technology to high-precision monitoring of the surface of the small surface deformation, all-weather, all-time, wide coverage, high degree of aut
5、omation and high precision ground deformation monitoring of the advantages of effective to make up for leveling and GPS measurements the problem of inadequate spatial resolution, is the subsidence is an important side lesson plan techniques. However, InSAR monitoring tools also have their own defici
6、encies, InSAR technology, while high spatial resolution, but the operation of the radar satellite because of its inherent cycle can not meet monitoring requirements. In addition, the time lost coherence or mountain top and bottom inverted SAR image of the interferogram so easily lead to data loss oc
7、curs, and thus difficult to achieve regional monitoring purposes. In this paper, the phenomenon of missing data, research is based on polynomial fitting and multi-faceted function fitting of the missing data fitting method, focusing on the multi-faceted function fitting the selection of nodes, and f
8、inally to ground subsidence monitoring data of Xian, comparative analysis fitting results of different fitting models in order to fit the model of optimization problem.KEY WORDS Land subsidence， InSAR， Polynomial fitting， Multisurface function fitting， isoline目 录第一章 绪 论11.1 地面沉降性质及监测意义11.2 地面沉降监测常用方
9、法11.3 D-InSAR简介及国内外发展情况21.4 缺失数据拟合研究意义31.5 本论文研究内容3第二章 InSAR及D-InSAR基本原理及数据处理流程52.1 引言52.2 InSAR基本原理52.3 D-InSAR监测地表形变基本原理72.4 干涉测量的数据处理流程8第三章 缺失数据拟合123.1 引言123.2 多项式曲面拟合模型123.2.1曲面拟合基本原理123.2.2曲面函数的选取133.3 多面函数拟合模型133.3.1多面函数的基本原理143.3.2多面函数相关参数的确定153.3.3 InSAR沉降数据拟合内插精度评定17第四章 地面沉降监测中InSAR沉降数据内插模型
10、实例分析184.1 西安市地面沉降概况184.2 缺失数据拟合实例分析194.2.1多项式曲面拟合模型实例分析194.2.2多面函数拟合模型实例分析224.3地面沉降量等值线图的提取264.3.1等值线简介264.3.2提取地面沉降等值线图26总 结27致 谢28参考文献29附录 1 多项式内插MATLAB代码30附录 2 多面函数内插MATLAB代码32附录 3 地面沉降等值线图MATLAB代码35第一章 绪 论1.1 地面沉降性质及监测意义地面沉降是在自然和人为因素作用下,由于地壳表层土体压缩而导致区域性地面标高降低的一种环境地质现象,是一种不可补偿的永久性环境和资源损失,是地质环境系统破
11、坏所导致的恶果1。地面沉降大多是在过度抽取地下水、开采地下资源等自然或人为因素作用下而产生的一种地面变形，属于一种缓变形地质灾害。多年来，由于地面沉降导致建筑物变形甚至坍塌、管网断裂、道路毁坏、自然环境破坏等地质灾害现象时有发生，给人们的生产和生活带来严重的影响，是目前阻碍矿区和城市可持续发展的重要因素之一。实时地进行地面沉降监测则能为地面沉降理论研究和灾害评价提供基础资料和数据；能对地面沉降严重区域进行重点监测，预测预报地面沉降的发展趋势；为政府部门预防控制地面沉降，合理开发和利用地下资源提供规划和决策依据；能为后续的科学研究提供数据和技术支持。综合所述，对地面沉降的监测不仅必要，而且十分重
12、要，尤其是在我国许多地面沉降严重，环境破坏严重、经济损失严重的地区，进行监测并综合防治已经迫在眉睫。1.2 地面沉降监测常用方法目前，地面沉降监测的手段多种多样。传统的地面沉降测量监测手段有区域面积水准测量和分层标等。水准测量是通过布设水准路线，定期高精度地测定若干水准点，以此获取该区域沉降变化规律的一种常用作业手段分层标是通过对各含水层地下水位变化、土层变形动态规律的分析，确定影响地面沉降的主要因素及其权重，提出具体的地面沉降防治方案。传统监测手段监测精度较高，但是可监测区域范围有限，空间分辨率低，而且作业强度高,耗费人力、财力较高，只能做小范围的监测。近年来，随着高新技术的不断涌现，可用于
13、地面沉降监测的手段越来越多。其中GPS可用于连续和动态地监测本地区的地面沉降情况，大部分GPS网的时间分辨率为30秒，基本满足实时动态监测的要求，但是，GPS监测网构建花费巨大，空间分辨率却只有几十公里，另外由于受各种自然条件限制，GPS的布网和联测仍然费时费力、自动化程度较低，且难以掌握区域面的沉陷信息。相比而言，近年来大量的研究和实践表明，D-InSAR（合成孔径雷达差分干涉测量）技术可以高精度监测地表的微小地形变化，具有全天候、全天时、覆盖面广、高度自动化和高精度监测地表变形的优势，是水准测量和GPS测量的有效补充，在目前地表形变监测中具有不可比拟的优势。然而，InSAR监测手段也有自己
14、的不足，InSAR技术虽然具有很高的空间分辨率，但是雷达卫星因其固有的运行周期，所以时间分辨率还满足不了要求。另外大气参数的变化，卫星轨道误差等问题单纯依靠InSAR数据本身难以解决，必须加入其它的辅助数据和必要的技术手段来加以改善。1.3 D-InSAR简介及国内外发展情况InSAR，（Interferometric Synthetic Aperture Radar），即合成孔径雷达干涉测量技术，简称：干涉雷达测量，是以同一地区的两张SAR图像为基本处理数据，通过求取两幅SAR图像的相位差，获取干涉图像，然后经相位解缠，从干涉条纹中获取地形高程数据的空间对地观测新技术。D-InSAR, Di
15、fferential InSAR,即重复轨道差分干涉测量技术，是InSAR应用的一个拓展，雷达干涉图的差分可用于监测雷达视线方向厘米级或更微小的地球表面形变，以揭示许多地球物理现象，如地震形变、火山运动、冰川漂移、地面沉降以及山体滑坡等。D-InSAR有很大的优势和广阔的应用潜力。高精度水准和GPS技术只能监测有限的离散控制点，而D-lnSAR一幅图像就可以进行l万平方公里面积内的地表形变监测，其空间分辨率可达5m*20m，这也是其它大地测量方法所不能比拟的。作为一种新兴的地面形变研究方法，D-InSAR技术在地面沉降监测方面发挥了愈来愈明显的作用，国内外已有许多实例。德国GFZ的夏耶等人(1
16、996)利用角反射器和D-InSAR技术监测德国图林根州的铀矿开采导致的地面沉降，结果显示固定的角反射器可以监mm级的垂直形变2。Galloway(1998)和Join Hoffmann(2003)研究加利福尼亚地区Antelope Valley山谷由于抽取地下热水资源发电而导致的地面沉降，并且研究了其含水层的周期性变化与地面沉降的关系，由于该地区是地热资源丰富的地区，植被稀少，图像相关性好，研究表明差分干涉测量能以毫米级的精度监测该地区每年周期性的沉降3。当前，国内对D-InSAR这一新技术已展开应用研究和理论研究，中科院遥感所的王超、张红(2002)等人，他们利用D-InSAR干涉图反演了张北同震形变场，探
