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1、2009.112009.11测绘科学与工程学院测绘科学与工程学院山东科技大学博士学位论文答辩山东科技大学博士学位论文答辩答答 辩辩 人：人： 陶陶 秋秋 香香指导教师：指导教师： 刘刘 国国 林林2009.112009.11测绘科学与工程学院测绘科学与工程学院汇报提纲v选题意义与研究背景v研究的技术路线与论文组织v研究的主要内容v研究成果与创新点v下一步的工作计划与展望2009.112009.11测绘科学与工程学院测绘科学与工程学院汇报提纲v选题意义与研究背景v研究的技术路线与论文组织v研究的主要内容v研究成果与创新点v下一步的工作计划与展望2009.112009.11测绘科学与工程学院测绘科
2、学与工程学院选题意义矿区地面沉降造成了严重危害矿区地面沉降监测常用手段的局限性D-InSAR、PS InSAR监测矿区地面沉降的优势影响着人类生存环境 威胁人生命财产 限制地区经济的可持续发展工作量大，观测周期长，所用经费高 空间分辨率低且覆盖范围较小的技术劣势 获取的数据为离散监测点的形变信息 采样密度高、空间延续性好和无需建立地面接收站 避开了测量仪器成本高、布点少、难以大面积监测地面 形变 等缺点 高精度的地面形变测量能力与高空间分辨率探测能力选题意义与研究背景2009.112009.11测绘科学与工程学院测绘科学与工程学院研究PS InSAR关键技术及D-InSAR/PS InSAR在
3、矿区地面沉降监测中的应用具有重要的应用价值和广阔的应用前景 准确地掌握矿区的沉降变化，为沉降变化的预测和预报、矿产资源的合理开采、矿区地面沉降的有效控制、降低灾害损失提供科学依据和数据支持 促进国内SAR的研究和发展，使雷达干涉测量技术逐步向着实用化的方向迈进选题意义选题意义与研究背景2009.112009.11测绘科学与工程学院测绘科学与工程学院研究背景选题意义与研究背景 世界上已有很多利用PS InSAR或D-InSAR监测地面沉降的 成功实例。 该技术在地面沉降监测方面的应用还没有真正进入业务化运 行 。理论研究方面 目前对PS InSAR技术的研究更多地主要集中在改进数学 模型、优化算
4、法以及有效地选择稳定点等方面。 取得了一定的研究成果，开发出一些数据处理系统。但存 在较多问题，如算法单一、局限性较大。需要进一步的改 进和完善 实际应用方面因此，利用 InSAR技术监测矿区地面沉降仍有很多问题需要 解决2009.112009.11测绘科学与工程学院测绘科学与工程学院汇报提纲v选题意义与研究背景v研究的技术路线与论文组织v研究的主要内容v研究成果与创新点v下一步的工作计划与展望2009.112009.11测绘科学与工程学院测绘科学与工程学院理论研究国内外文献 资料收集与 整理SAR、InSAR 、D-InSAR、 PS InSAR原理 与应用的分析 与研究现有有关PS InS
5、AR技术差 分干涉图生成 过程相关关键 技术的研究永久散射体 的识别与选 取方法研究形变量估 计模型和 算法研究数学建模公共主图像优 化与选取模型 研究现有PS点识别方 法（模型）、新 方法（模型）的 提出PS InSAR技术现有 模型和算法的改进 ，更具代表性的新 模型的提出低相干SAR图 像对的配准方 法研究数据试验公共主图像 优化选取试 验低相干SAR 图像对的配 准试验PS点的识别 与选取试验形变量估算 试验D-InSAR、PS InSAR技术在矿 区地面沉降监测 中的应用试验技术路线研究的技术路线与论文组织2009.112009.11测绘科学与工程学院测绘科学与工程学院论文组织研究的
6、技术路线与论文组织绪论（第一章）选题意义与研究背景国内外研究现状与发展动态研究的技术路线与论文组织理论基础（第二章）PS InSAR的原理、数 据处理流程及其关键 技术星载SAR成像原理与 图像特征InSAR成像原理、工 作模式与数据处理流 程D-InSAR成像原理、 工作模式与数据处理 流程PS InSAR关键技术研究差分干涉图的生成（第三章 ）永久散射体的识别与选取（ 第四章）形变量估计模型与算法（第 五章）PS InSAR、D-InSAR在矿区地面沉降监测中的应用 研究（第六章）结论与展望（第七章）2009.112009.11测绘科学与工程学院测绘科学与工程学院汇报提纲v选题意义与研究背
7、景v研究的技术路线与论文组织v研究的主要内容v研究成果与创新点v下一步的工作计划与展望2009.112009.11测绘科学与工程学院测绘科学与工程学院一、SAR干涉测量原理、算法与应用 研究的主要内容开展的工作开展的工作:深入研究了星载SAR、InSAR、D-InSAR以及PS InSAR的 基本原理、工作模式等，形成了实用化的数据处理流程和方法，并分别 对它们的一些关键技术和所用算法进行了较详细的分析和研究。 SAR重复轨道干涉几何示意图 InSAR成像几何原理图 数据处理流程：选择像对、配准、干涉处理、精密基线估计、去平滤波 、相位解缠、相位到高度的变化、地理编码得到研究区DEM2009.
8、112009.11测绘科学与工程学院测绘科学与工程学院一、SAR干涉测量原理、算法与应用 研究的主要内容图2.9 三轨法探测地表形变的成像几何示意图2009.112009.11测绘科学与工程学院测绘科学与工程学院一、SAR干涉测量原理、算法与应用 研究的主要内容双轨道差分干涉测量获取地表形变信息的原理与数据处理流程2009.112009.11测绘科学与工程学院测绘科学与工程学院一、SAR干涉测量原理、算法与应用 研究的主要内容PS InSAR的原理、数据处理流程及其关键技术2009.112009.11测绘科学与工程学院测绘科学与工程学院二、差分干涉图的生成研究的主要内容1、 公共主图像的优化选
9、取 开展的工作开展的工作：分析和研究了基于DESCW和综合相关系数m的公共主图 像优化选取方法在一系列时序SAR图像中优化选取一幅或多幅公共主图像 的原理和实用化数据处理流程，然后在综合考虑空间垂直基线、时间基线 和多普勒质心频率基线对干涉图去相关影响的基础上，提出并实现了一种 基于DESCW与三基线和最小的公共主图像优化选取方法。最后通过试验对 两种方法进行了详细的比较和分析。基于基于DESCWDESCW与三基线和最小的公共主图像优化选取方法与三基线和最小的公共主图像优化选取方法空间基线最小原则时间基线最小原则多普勒质心频率基线最小原则2009.112009.11测绘科学与工程学院测绘科学与
10、工程学院二、差分干涉图的生成研究的主要内容试验验证 ：图像编号最大值平均值标准差6(m)587165.63158.61T(天)1365572.79399.27FDC(赫兹)306.7077.51792.715 10(m)497149.95137.72T(天)910449.47291.99FDC(赫兹)222.43102.9653.95 13(m)589191.74127.69T(天)1085501.16344.54FDC(赫兹)288.1379.36882.728(1)依次优先考虑的主图像为编 号12、6和10的SAR图像 (2)依次优先考虑的主图像为编 号12、10和13的SAR图像 结论;
11、该方法计算简单、选取的 公共主图像合理、准确2009.112009.11测绘科学与工程学院测绘科学与工程学院二、差分干涉图的生成研究的主要内容2、 永久散射体差分干涉测量中SAR图像的配准 开展的工作开展的工作：深入细致地研究了SAR图像对配准的基本步骤、常用方法 ，并针对低相干SAR图像对的配准问题，提出并实现了一种基于加权最小二 乘的PS InSAR精配准新方法，给出了该方法的原理、数据处理基本步骤和 实现算法，并结合具体的试验数据验证了该方法的有效性。 基于加权最小二乘的低相干基于加权最小二乘的低相干SARSAR像对的配准像对的配准 基本思想 ：2009.112009.11测绘科学与工程
12、学院测绘科学与工程学院研究的主要内容二、差分干涉图的生成基本步骤和原理 ： 将m和n配准，得到两幅图像间的偏移量 和 将n和s配准，得到两幅图 像间的偏移量 和 第i个控制点在配 准后的m、n、s的 坐标和偏移量之间 就有以下的关系式 ：2009.112009.11测绘科学与工程学院测绘科学与工程学院研究的主要内容二、差分干涉图的生成 利用加权的最小二乘法 ，对方程组进行解算，求 出n与m，s与m之间的坐 标映射函数和偏移量 、 、 和 2009.112009.11测绘科学与工程学院测绘科学与工程学院研究的主要内容二、差分干涉图的生成试验验证 ：2009.112009.11测绘科学与工程学院测
13、绘科学与工程学院研究的主要内容二、差分干涉图的生成结论：基于加权最小二乘的低相干SAR像对配准方法可以提高低相干SAR 像对的干涉图质量，提高二者之间的相干性和控制点的配准精度，在一定 程度上改善低相干SAR图像对的配准效果。3、DEM的获取和差分干涉图的生成 开开展的工作展的工作：研究和分析了外部DEM的两种获取途径和差分干涉图的 生成过程及结果。2009.112009.11测绘科学与工程学院测绘科学与工程学院研究的主要内容三、永久散射体的识别与选取 开展的工作开展的工作：（I）系统地研究和分析了现有各种永久散射体识别与选取方法的基本原理，形成了永久散射体识别与选取的实用化数据处理流程和方法
14、；（II）将小波滤波理论引入到永久散射体的识别与选取中，提出并实现了一种基于小波相位分析的PS点识别与选取方法，并结合具体的SAR图像进行试验，从理论和试验研究两个方面对其可行性进行了验证和分析。 基于小波相位分析的基于小波相位分析的PSPS点识别与选取方法点识别与选取方法原理与数据处理流程2009.112009.11测绘科学与工程学院测绘科学与工程学院研究的主要内容三、永久散射体的识别与选取 2009.112009.11测绘科学与工程学院测绘科学与工程学院研究的主要内容三、永久散射体的识别与选取 试验验证 ：图4.5 TA取0.38时4735个PS候选点的分布 （1)利用幅度离散指数阈值法选
15、取PS候选点 (2)利用基于小波相位分析的差分干涉图滤波方 法对18幅差分干涉图进行噪声滤除 图4.6 一幅差分干涉图经滤波前后PS候选点的相位变化和差分干涉图的相位图4.7一个PS候选点在18幅差分干涉图上的相位在滤波前后的变化 2009.112009.11测绘科学与工程学院测绘科学与工程学院研究的主要内容三、永久散射体的识别与选取 （3）计算各PS候选点的 及其均方根估值图4.10 4735 PS候选点分布的直方图（4）计算各PS侯选点为PS点的概率表4.1 4735个PS候选点的x的分布表4.2 各PS候选点概率统计表图4.20 取0.75时x大于0.45的3547 个PS候选点概率图2
16、009.112009.11测绘科学与工程学院测绘科学与工程学院研究的主要内容三、永久散射体的识别与选取 （5）根据各PS候选点的 和 的取值情况选取PS点图4.22 1425 个PS点在研究区平均幅度图上的分布结论：利用基于小波相位分析的PS点识别与选取方法选取出的这1425个PS点的幅度离散指数DA小于0.38，保证了幅度的稳定性，噪声相位的衡量指标 大于0.5，保证了相位的稳定性，PS概率大于平均概率0.705，保证了各PS点的可信度，因此，利用该方法识别与选取的1425个PS点是有效而且可靠的。图4.22给出了最终选取的1425个PS点在研究区平均幅度图上的分布。从图4.22可以看出，各PS点大都是高亮度的点，这也说明本文所提出的基于小波相位分析的PS点识别与选取方法是有效的。2009.112009.11测绘科学与工程学院测绘科学与工程学院研究的主要内容四、形变量估计模型与算法开
