西安市地面沉降信息管理系统开发与InSAR数据后处理研究

论文摘要

地面沉降作为一种累进性的地质灾害,影响范围广,防治难度大,已成为困扰城市建设、影响居民安全生活的一种重要地质灾害。多年来,政府相关部门投入了大量资金,采用多种手段,对地面沉降活动进行了持续监测,并由此获取了大量宝贵资料。如何有效管理这些数据,并进行合理分析,进而掌握地面沉降变化规律,分析地面沉降机理,对防震减灾、城市规划建设等都具有十分重要的意义。本文依托国土资源部项目,以GIS强大的数据管理、空间分析及可视化等功能为基础,通过对系统的设计目标、需求、功能模块、软件平台、数据库等进行分析,给出了系统的总体设计方案和实现方法。同时,对近年来迅速发展的极具潜力的InSAR技术在地面沉降监测中存在的问题进行了分析研究,提出相应修正措施,并将其整合到系统中,最终构建并实现了西安市地面沉降信息管理系统。主要成果如下：1.结合监测数据的特点,选用Oracle数据库系统和ArcSDE空间数据引擎相结合的方式,对现有的西安市地面沉降监测数据进行了科学有效地管理；2.借助ArcGIS Engine开发包,用C#语言开发实现数据管理、数据更新、查询统计、沉降趋势分析、沉降数据后处理、三维可视化等功能,从多个角度对地面沉降数据进行了分析,便于更好地掌握地面沉降规律；3.重点研究了近年来迅速发展的具有高精度、高空间分辨率地面沉降监测新技术——InSAR在形变信息提取中的质量控制问题,对其可能存在的粗差、系统误差和数据缺失情况进行了分析、处理,有效改善了数据的质量,提高了InSAR数据在地面沉降监测中的可靠度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 地面沉降监测方法
• 1.2.1 传统监测
• 1.2.2 GPS技术
• 1.2.3 合成孔径雷达干涉测量技术
• 1.3 地面沉降监测数据的管理与利用
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第二章 地面沉降信息管理系统总体设计
• 2.1 系统需求分析
• 2.1.1 系统设计目标
• 2.1.2 系统功能需求
• 2.1.3 系统性能需求
• 2.1.4 系统设计原则
• 2.2 系统总体设计
• 2.2.1 系统总体结构
• 2.2.2 系统功能模块设计
• 2.2.3 系统软硬件配置
• 2.3 系统软件平台选择
• 2.3.1 GIS开发平台ArcGIS Engine
• 2.3.2 空间数据库引擎ArcSDE
• 2.3.3 数据库管理平台Oracle
• 2.3.4 系统开发环境及语言
• 第三章 地面沉降数据库设计
• 3.1 地面沉降数据分析
• 3.1.1 数据特点
• 3.1.2 数据库设计原则
• 3.2 Geodatabase数据模型
• 3.2.1 Geodatabase数据组织方式
• 3.2.2 Geodatabase数据存储方式
• 3.3 数据库设计
• 3.3.1 数据逻辑结构设计
• 3.3.2 数据库详细设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 地面沉降专题数据——InSAR数据后处理
• 4.1 InSAR误差源分析
• 4.1.1 失相干
• 4.1.2 大气效应
• 4.1.3 卫星轨道
• 4.2 InSAR粗差剔除
• 4.2.1 加权滤波
• 4.2.2 中值滤波
• 4.2.3 抗差滤波
• 4.2.4 实例分析
• 4.3 InSAR系统误差修正
• 4.3.1 曲面函数拟合原理
• 4.3.2 实例分析
• 4.4 InSAR缺失数据填补
• 4.4.1 反距离插值
• 4.4.2 克里金插值
• 4.4.3 实例分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 地面沉降信息管理系统的实现
• 5.1 系统主界面
• 5.2 GIS基本功能
• 5.2.1 地图选择与查询
• 5.2.2 地图量算
• 5.3 数据管理
• 5.3.1 连接数据库
• 5.3.2 数据录入
• 5.3.3 数据维护
• 5.3.4 基准转换
• 5.4 专题数据统计与分析
• 5.4.1 沉降量统计
• 5.4.2 地面沉降走势及沉降速率分析
• 5.4.3 地裂缝影响范围分析
• 5.5 InSAR形变数据后处理
• 5.6 三维可视化与分析
• 5.6.1 三维显示
• 5.6.2 沉降等值线
• 5.6.3 沉降量查询
• 5.6.4 剖面分析
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢