应用于监测矿区沉降的相位解缠算法研究

摘要

合成孔径雷达干涉测量(InSAR)是一种全新的空间对地观测技术。目前该技术在很多领域都有所应用，尤其是在监测矿区地面沉降方面，该技术已经获得了初步的应用发展，但是因为存在着矿山复杂的环境因素以及该技术自身的局限性等因素，所以该技术尚未大规模应用于对矿区沉降的监测当中，有待进一步发展。相位解缠作为InSAR技术的关键点，它在InSAR技术的数据处理流程中扮演着极为重要的角色，是最为关键的步骤，直接决定着整个合成孔径雷达干涉测量最终结果的精确度。在实际应用中，由于存在不连续的相位数据，导致在进行相位解缠时的难度很高，从而经常产生解缠结果不理想的情况。目前为止，大多数解缠算法都无法将这一问题顺利解决，解缠结果往往达不到理想的效果。因此，有必要对解缠算法进行更加深入的研究，力图寻找出更具优势的解缠算法，从而促进InSAR技术在监测矿区沉降实际应用中的发展。
　　论文主要分析建立了相位解缠的数学模型，并针对路径跟踪、最小二乘及网络流理论三大类解缠算法当中的几种常用算法进行了理论分析，同时基于真实有效的相位数据，分别采用六种常用算法进行了相位解缠操作，并对解缠结果进行了分析比较，综合分析了每种解缠算法在解缠效果与解缠时间上所占据的优势以及缺点。通过对解缠结果的分析比较可以得知，基于网络流理论的Snaphu算法的解缠优越性相对更强。
　　然后针对Snaphu算法进行掩模化改进，通过生成掩模来屏蔽掉相干性较低的像素点，使其不参与相位解缠，待解缠过程完成之后，再采用曲面拟合的方法对其进行填补。接着对改进后的Snaphu算法作出了评价，可以得知改进后的Snaphu算法在解缠效果与解缠时间上都获得了一定的提高。最后基于真实的矿区沉降干涉数据，针对几种常用算法与改进算法的解缠能力进行了对比，通过对比得知改进后的解缠算法比较适用于矿区沉降数据的解缠过程。

目录

声明

1绪论

1.1研究背景与意义

1.2研究现状

1.3 InSAR相位解缠的主要难点

1.4研究内容与创新点

1.5研究方法与技术路线

2合成孔径雷达干涉测量与相位解缠

2.1 InSAR技术的工作原理

2.2 InSAR技术数据处理的主要步骤

2.3对相位解缠数学模型的分析研究

2.4相位解缠的基本方法

2.5 InSAR技术在矿区沉降监测中的应用优势

2.6本章小结

3相位解缠算法的理论分析

3.1路径跟踪解缠算法

3.2最小二乘解缠算法

3.3网络流解缠算法

3.4本章小结

4基于真实数据的解缠算法比较及算法改进

4.1解缠结果的分析比较

4.2算法改进

4.3评价改进后的解缠算法

4.4基于矿区沉降数据的算法解缠能力对比

4.5本章小结

5结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

在学研究成果

致谢