基于InSAR技术的输电走廊地形微形变信息提取研究

摘要

输电走廊的运行状态影响着整个电网的稳定和安全，监测输电走廊的地形变化对电网维护具有重要的意义。由于输电走廊往往地处山区，容易受到地理灾害、恶劣气候的影响，常规的监测手段费时费力并且得不到很好的效果。合成孔径雷达（SAR）是一种能够全天时全天候成像的新型遥感技术，在反演地表高程信息上具有独特的优势，被广泛运用于军事和民用领域。SAR干涉测量技术是一种利用SAR影像相位信息反演地表形变的技术。其中永久散射体干涉技术（PS-InSAR）能够克服传统干涉测量技术中失相干等问题，已被成功运用于监测城市沉降、矿区沉降、地震等地表形变，其精度达到了厘米甚至毫米级别。然而该技术要求大量的时序影像，并且在地形起伏、植被覆盖的非城市地区往往无法得到理想的结果。本文主要研究内容为利用SAR干涉技术提取输电走廊地表微形变信息，并且对提取结果进行验证。
　　由于输电走廊地区地形复杂、植被覆盖面积广，地面目标的后向散射特性不稳定，常规的干涉技术无法准确提取该区域的地表微形变信息。本文改进了PS-InSAR技术中的稳定散射点选取算法与相位分量求解算法，成功利用7幅全极化Radarset-2影像提取地表形变速率。首先，本文研究了SAR干涉技术、SAR差分干涉的原理。其次研究了永久散射点（PS）的选取算法，将同极化相位差选取法和振幅离差指数选取法相结合，在时序影像数量不足的情况下，提取可靠的永久散射点。同时，对分布式散射点（DS点）选取算法进行改进，减少了DS点的选取算法的计算成本，解决了非城市地区提取的稳定散射点数量不足的问题。再次，分析了三次差分相位模型，研究各个相位分量的统计特性。随后将两种稳定散射点进行联合处理，建立稳定散射点三角网络并且用网络平差法解缠相位，获得线性形变相位分量，从而求得线性形变速率。在求解出线性形变分量后，进一步求解非线性形变分量和大气相位分量。至此得到了每个稳定散射点的在时间轴上的形变信息。最后，本文利用相位求解过程中得到的高程修正值和外部的高精度高程信息进行比较验证。结果表明本文提出改进算法运用于PS-InSAR技术，能够成功监测输电走廊地区的地表微形变信息。

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第一章 绪论

1.1选题背景

1.2国内外研究现状

1.3 本文的主要研究内容

1.4 论文的结构安排

第二章 合成孔径雷达干涉测量技术

2.1 InSAR技术

2.2 D-InSAR技术

2.3 PS-InSAR技术

2.4 本章小结

第三章 PS-InSAR关键技术

3.1 SAR影像配准

3.2 SAR影像干涉组合模式

3.3永久散射体的识别与选取

3.4 分布式散射体的识别与选取

3.5本章小结

第四章 相位差分模型与参数求解

4.1 领域差分相位模型

4.2 稳定散射点网络构建

4.3 网络平差法

4.4 残留相位分析

4.5 网络平差法的算法实现

4.6 本章小结

第五章 输电走廊地区形变信息提取及验证

5.1 实验数据

5.2 形变信息提取

5.3 误差分析

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果