论文部分内容阅读
海塘是对沿海地区抵御海潮涌浪，防止海岸坍塌，保护城镇、农田、盐场安全的特殊堤防工程;海塘的安全运行，关系着沿海地区人民的生命财产安全和社会的经济稳定。国内的海塘主要分布在江苏、浙江、福建省和上海市;其中，以钱塘江口和杭州湾南北两岸的海塘历史最为悠久。由于杭州地区的标准海塘大多建在软土地基上，经过多年的运行，因堤身和塘闸的变形引起的安全隐患逐渐显现，因此迫切需要开展针对海塘工程实时安全的检测技术研究。目前国内的海塘变形监测主要采用传统的水准测量和GPS等手段进行实地观测，这些方法针对离散的观测点能够获取较高时间分辨率、较高精度的测量数据，但是无法获得大范围的海塘变形数据，同时在空间上仅针对由于工程施工过程造成的周边海塘的变形，在时间上也往往局限于新建海塘的施工期和工程完工后的沉降监测，对海塘的自然沉降过程则研究较少。雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar, InSAR)技术能够获取大范围、高精度的地表三维和形变信息，具有费用低、广覆盖、全天时全天候和高分辨率的特点，特别适用于海塘沉降的大范围监测研究;特别是以永久散射体(Permanent Scatterers，PS)技术和小基线子集(Small Baseline Subsets，SBAS)方法为代表的时间序列InSAR(Multi-Temporal InSAR，MTInSAR)，克服了传统InSAR技术在空间、时间去相干和大气延迟相位上的影响，使得多基线、长时间序列的InSAR地表形变监测成为可能。本文主要利用多时相的Envisat ASAR数据，利用MTInSAR技术对杭州地区的海塘的形变进行测量，针对海塘的空间分布和散射特性，对MTInSAR技术的部分处理过程中的算法进行改进和重新设计，得到海塘的时间序列形变结果，在与同期的水准测量数据验证和结合的基础上，对海塘沉降的规律进行分析。 论文的主要研究内容包括: (1)多主影像组合策略中干涉网络的优化选取:以去相干模型为基础，根据影响雷达回波信号相干性的影响因子，建立了两幅SAR影像之间的相干性测度函数，据此得到描述所有干涉组合的相干性测度矩阵;然后结合最小生成树和相干性阈值两种方法进行干涉组合的选取。 (2)基于分布式目标的自适应空间滤波:针对海塘现状空间分布的特点，以统计学中的拟合优度检验为基础上，识别多时相SAR影像中的同质像元(Statistical Homogenuous Pixel，SHP)，以SHP为处理单元，进行自适应的空间滤波，在不损失空间分辨率的情况下，实现线性海塘的干涉相位和相干性准确估计。 (3)海塘的形变规律分析:利用改进的MTInSAR技术，反演杭州地区的多时相SAR数据得到地面的时间序列形变，与采集到的水准测量数据结合，通过线性回归等手段分析了钱塘江海塘的自然沉降随时间的变化规律。 论文所取得的创新性成果有: (1)根据线状目标的特点，设计并实现了一套适用于海塘的时间序列雷达干涉测量方法; (2)获取了杭州地区全部的Envisat ASAR数据，处理得到了杭州地区2003年-2010年时间序列的地面沉降空间分布图。