博士学位论文

时间序列合成孔径雷达干涉数据分析技术及其在三峡地区的应用

研究生姓名：　　王  腾

指导教师： 　　廖明生  教授  Fabio Rocca   教授

学科专业名称：　摄影测量与遥感

研究方向：　　　合成孔径雷达干涉测量

　　　　　　　　　　　　　摘　要

    当前，我国正处在一个基础设施建设高峰期，一批大型工程纷纷建成投入使用，长江三峡水利枢纽工程便是这些重大项目中具有代表意义的一个。三峡工程是世界最大的水利枢纽工程，其防洪、发电及航运三大功效带来了巨大的经济、社会和环保效益。由于三峡工程的建设极大地改变了长江上游地区的地表形态，利用遥感数据对该地区进行长期稳定的监测是一项亟待解决的重大需求。多影像合成孔径雷达干涉测量（InSAR）技术已被证明是获取地表高程和形变的一种十分有效的工具。针对三峡库区地质灾害防治工作中面临的地质灾害监测与防治技术问题，本文通过对一百余景星载InSAR数据的分析，利用多影像InSAR技术对三峡地区巴东新城及大坝周边区域进行地形量测、土地利用分析和地表形变监测的研究。论文成果能够为三峡库区的地质灾害防治提供经济、有效及可靠的微波遥感技术保障。主要研究内容包括：在外部低分辨率地形数据的辅助下，提出了一种新的技术手段，利用短基线干涉图在地形复杂区域生成数字高程模型（DEM），显著提高了传统InSAR技术生成DEM的精度。此外，提出了一种简单但是十分有效的方法，将时间相干性从几何相干性中分离出来，作为土地利用分析的有效数据源，除此以外，该技术还能够仅从两景SAR数据中探测稳定点目标。另一方面，通过永久散射体技术（PS-InSAR）和准永久散射体技术（QPS-InSAR），我们对巴东和三峡坝区的地表形变进行了监测，在巴东新城区，利用近40景时间序列InSAR影像，分别通过两种相对独立的PS-InSAR技术获取了该地区五年来的形变监测数据，并进行了交叉验证。在巴东新城区，两个形变较大的潜在滑坡体得到了监测，但是，利用我们提出的QPS-InSAR技术，能够探测到更多的量测点，从而检测出发生滑坡的具体范围。最后，本文提出了结合永久散射体和准永久散射体干涉测量技术的时间序列SAR影像几何信息提取方案，首次利用2003-2008 年获取的40 景InSAR影像量测并分析了三峡大坝运行时的稳定性问题及其周边区域的形变规律。我们发现在数据获取期间，三峡大坝左段的时效沉降基本停止，大坝形变受水位的影响较大，季节性变化也有一定体现。该实验结果和已发表的该坝段形变监测结果十分吻合。研究结果表明了时间序列InSAR 影像信息提取技术在大坝稳定性监测及坝区形变参数获取中的应用潜力。

关键词：合成孔径雷达干涉测量；永久散射体干涉测量；数字高程模型；地质灾害监测；大坝稳定性监测