【摘 要】
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地表形变监测是有利于人类与自然和谐相处。传统测量方式(水准测量和卫星定位系统测量)不具备速度快、全天候、全天时和成本低等独有的优势,合成孔径雷达干涉(In SAR)测量技术发展至今,合成孔径雷达差分干涉(DIn SAR)测量技术受到时间、空间失相干和大气效应等因素的限制。目前,新提出的永久散射体合成孔径雷达干涉(PSIn SAR)技术不仅克服了DIn SAR技术的难题,而且其监测形变速率精度接近于
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地表形变监测是有利于人类与自然和谐相处。传统测量方式(水准测量和卫星定位系统测量)不具备速度快、全天候、全天时和成本低等独有的优势,合成孔径雷达干涉(In SAR)测量技术发展至今,合成孔径雷达差分干涉(DIn SAR)测量技术受到时间、空间失相干和大气效应等因素的限制。目前,新提出的永久散射体合成孔径雷达干涉(PSIn SAR)技术不仅克服了DIn SAR技术的难题,而且其监测形变速率精度接近于毫米级,在矿区沉降监测、地表形变监测、大型桥梁形变监测和山体滑坡监测等地表形变监测中有着广泛的应用,但是永久散射体(PS)的识别与提取一直制约着PSIn SAR技术的发展。近年来,传统的单极化影像在地表形变监测中受到广泛的应用,针对商业SAR卫星提供的多极化数据源,不同极化方式影像的PS点密度差别较大,而寻求极化最优的散射机制为PS点的识别和提取提供了一种新思路。本文依托于国家基础测绘项目支持下的珠峰高程测量课题,采用24景双极化ALOS-2影像进行珠穆朗玛峰地区的地表形变监测,旨在研究双极化通道最优的散射机制,最大程度地增加PS点数量,对珠峰地区内的形变有着更加清晰和全面的认识,同时也在人类应对自然灾害和环境保护方面具有重要的现实和理论意义。本文对配准后的ALOS-2双极化影像进行pauli分解和极化基变换,其不同散射机制的pauli参数与振幅离差指数建立方程,利用模拟退火(SA)算法寻求双极化条件下最优的极化散射基,使之尽可能降低像素的振幅离差指数(ADI),最后利用干涉点目标分析(IPTA)技术获取大区域整体性的形变监测结果,证实了双极化最优(OPT)的结果和单极化HH形变结果具有一致性,能在地表大面积形变监测与灾害治理领域提供广泛的应用价值。在参数方面,全极化影像具有四个不同散射机制的pauli参数,而本文选择双极化影像作为实验数据,可以把四个不同散射机制的pauli参数降为两个,方程建立的复杂程度和寻优计算消耗的时间都会降低,从而提高寻优效率。在算法方面,提出了改进后的SA算法,在对比了粒子群优化(PSO)的寻优能力后,通过实验结果说明了改进后SA算法具有良好的稳定性和寻优的能力,SA过程采用不同的退火速率节约了退火总时间,通过不同的初始温度和稳定迭代次数实现双极化最优。本文利用IPTA技术获取三种极化方式的形变监测结果,SA算法的形变监测结果PS点数分别是HH、HV极化影像的2.15倍和7.63倍,其次选取了HH、OPT极化组合共同的形变点,并计算这两种极化形变点的形变速率差值,再利用HH和OPT极化形变监测结果进行了形变速率估计,从而求出互差期望和互差中误差分别约等于0.203和1.416,说明OPT极化与HH极化形变监测结果互差极小,OPT极化的PS点在整体上保持了与HH、HV极化方式下较好的一致性,最后说明了OPT极化监测形变速率变化范围在-45-41 mm/yr之间。该论文有图22幅,表5个,参考文献53篇。
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