面向矿区沉降监测的InSAR滤波算法研究

来源 :江苏师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jackind
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近些年来,为了能够合理的利用矿区资源、响应国家政策,矿区资源开采模式不断转型,矿区环境治理备受关注,矿区灾害预警系统也在不断升级和完善。合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术作为一种迅速发展起来的测量手段,其优势在于可以进行全天候、面状式、范围广、节省人力财力等。本文对InSAR技术监测矿区近铁路地表形变的方法进行研究。论文主要对InSAR应用于矿区地表监测,对矿区干涉图去噪技术进行改进。传统InSAR干涉图滤波方法对高密度噪声区域的效果较差,且缺少相关滤波选择标准,本文将非局部均值滤波(Non-Loal Means)方法应用于山区矿区InSAR干涉图滤波,在去除InSAR干涉图噪声的同时,能够更好的保留干涉图相位信息,有利于下一步的研究工作的展开,主要研究成果如下:(1)对InSAR技术应用于山区矿井地表监测的辅助DEM精度要求进行了实验分析,实验分别利用10m*10m、30m*30m、900m*900m不同分辨率的DEM数据,结果表明对于地表复杂的山区,900m*900m分辨率的GTOP30 DEM适用度较低,30m*30m分辨率SRTM V3 DEM适用性较高,而10m*10m分辨率的DEM数据更好,因此建议使用分辨率不低于30m*30m的辅助DEM数据作为InSAR处理的外部参考数据。(2)将非局部均值图像修复(Non-Local Means)算法引入InSAR干涉图滤波方法中,并利用InSAR特有的相干图像对传统Non-Local Means滤波进行了改进,使其能够在InSAR干涉图中自适应的调整滤波平滑因子,对噪声不同的区域进行不同程度的消除斑点噪声,保留图像真值。通过噪声密度不同的干涉图像,对改进的滤波算法和传统算法进行了对比实验,结果表明改进的滤波算法优于传统的干涉图滤波方法,特别是在噪声密度过大的区域,滤波效果更好。(3)将改进的滤波算法应用于InSAR技术流程中,对某矿区1309工作面开采导致的沉陷及边界移动进行了监测,结果表明,InSAR技术监测的下沉趋势与实测数据大致相符,但对于精度特别是工作面中心区域的沉降精度较低。(4)鉴于InSAR技术在监测长时间序列地表沉降的不足,利用小基线集技术对矿区地表下沉进行了监测分析,与D-InSAR技术相比,SBAS技术提高了InSAR监测的时间分辨率和影像利用率,理论上,SBAS监测结果要优于D-InSAR,在矿井1309工作面的应用中,SBAS监测结果与理论相符,且与实测数据相比,SBAS方法监测结果绝对误差为7.5mm。
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