基于D-InSAR参数优化的泥石流沟谷地表形变特征研究——以武都地区为例

摘要

短时间内大量降雨、降雪或其它地质运动后会在地形险峻的地区，会发生泥石流地质灾害。一些自然因素（地质运动、暴雨等）和人为因素（乱采乱挖、植被破坏、工程开挖建设等）造成的堆积物不平衡都是泥石流灾害爆发的主要诱发因素。由于泥石流灾害一般发生在沟谷、地形急剧变化的区域，人类活动范围一般不在这些区域，但是在平坦土地稀缺等条件限制下，人类生活区域只能被迫选择泥石流区域，而泥石流的爆发也必然会对该区域人民的生命和财产造成不可预知的损失。武都地区处于我国白龙江流域，该流域是我国四大地质灾害高发区之一，同时又是我国青藏、黄土高原和四川盆地的相互交汇处，整个地区构造活动强烈、断层密布、山峦起伏，地势平坦区域很少，这使得该区域的人类活动主要集中在峡谷口、泥石流堆积扇等地势相对平坦的地区。通过先进的技术对武都地区的泥石流区域实现高效的监测，研究该地区泥石流区域的地形变化，进一步探索该地区泥石流灾害区域的地形变化在时间和空间上的规律。合成孔径雷达干涉（InSAR）技术是近十几年来发展起来的先进的地形变化的主动遥感技术，在该技术发展而来的差分干涉雷达测量（D-InSAR）技术，是技术相对成熟和应用较广的技术。但在D-InSAR技术地形复杂的地区，会面临失相关等问题，严重影响D-InSAR技术的应用。
　　本文通过分析参与D-InSAR计算的各个参数的作用，然后调整参数的大小，进而实现优化参数，在一定程度上解决了失相干问题，使D-InSAR技术得到进一步的扩展，同时也为将此技术应用于泥石流所在的地理环境复杂的区域打下良好的基础。运用D-InSAR技术，采用 ENVI SARscape软件平台和武都地区ENVISAT ASAR数据，对影响相干性质量的重要参数做了大量实验和分析，对武都地区部分泥石流区域进行了D-InSAR计算，最终得到了以下主要研究结论。（1）通过数据计算和对比分析，论证了差分干涉雷达测量（D-InSAR）技术通过优化计算参数可以提高相干性，因此在低相干区域可以作为一种基于面状观测的微波遥感手段，更为高效的发挥SAR数据在地质灾害监测方面具备的强大优势和发展潜力。
　　（2）本文以相干性均值、相干性系数分布区域百分比作为相干性优劣的重要评价依据，将参与其中的各个参数进行调整，然后将各种参数取值的结果进行对比，分析了各个参数对相干性的影响程度，发现调整D-InSAR计算参数对相干性结果影响显著，并筛选出减少失相干的一些重要敏感参数，在此基础上初步拟定了优化的参数集。
　　（3）对武都区部分泥石流区域进行了D-InSAR技术应用，讨论了泥石流区域物质变化的规律，并对泥石流区域进行了特征分析和影响因子分析以及对于地表变形的影响。

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第一章 绪论

1.1 选题的背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3主要研究内容和技术路线

第二章 研究区概况及数据说明

2.1 研究区概况

2.2 数据说明

2.3 数据预处理

第三章 D-InSAR技术的理论和方法

3.1 基于D-InSAR技术的基本原理

3.2软件对D-InSAR处理流程

第四章 泥石流区域D-InSAR参数优化分析

4.1 D-InSAR技术应用中的失相干问题

4.2 基于D-InSAR技术的参数优化

4.3全局参数

4.4配准参数

4.5滤波方法与参数

4.6优化参数结果

第五章 基于D-InSAR技术武都地区典型泥石流沟谷地表变形特征及其影响因素分析

5.1. SAR数据像对选择及降雨数据统计

5.2基于D-InSAR技术对东江水沟的地表形变计算结果与分析

5.3泥石流区特征分析

5.4泥石流区影响因子分析

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

在学期间的研究成果

致谢