基于影像匹配技术的地震形变监测研究

论文摘要

差分雷达干涉测量技术（Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar,D-InSAR）是新近发展起来的用于监测地表形变的新技术,但对于地震引起的巨大地表形变,容易超出D-InSAR形变监测能力或引起严重去相关而无法干涉,而利用影像灰度信息进行相关匹配计算形变能很好地弥补该缺陷。影像匹配技术是指利用遥感影像的灰度信息,通过相关技术实现主从影像的精确配准,得到对应像素的偏移量；然后根据该偏移量与地表形变的转换关系,从偏移量中提取我们所需的形变信息,从而实现该技术在地表形变监测中的应用。本文主要研究影像匹配技术在地震形变监测中的应用。本文首先介绍了SAR影像匹配技术的原理和方法,包括SAR影像配准、偏移量估计流程等。然后,在深入理解SAR偏移量组成部分及其关系的基础上,针对传统的SAR估计流程的缺陷,提出了一种新的无需地面控制点的地表形变计算流程,并成功地将新流程运用于2008年汶川地震和2010年玉树地震的同震形变监测实验中。最后,为了耀光学影像匹配技术与SAR影像的差异,本文亦对光学影像匹配技术进行了初步的研究,采用地震发生前后的两景SPOT数据进行实验,实现了精度达分米级的正射校正和配准,获取了美国1999年赫克托矿地震沿地表东西向和南北向的同震形变。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的背景及意义
• 1.1.1 常规地震形变监测手段
• 1.1.2 InSAR技术监测地震形变
• 1.1.3 影像匹配技术监测地震形变
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 SAR影像匹配技术研究现状
• 1.2.2 光学影像匹配技术研究现状
• 1.3 本文研究内容和组织结构
• 第二章 SAR影像匹配技术获取地表形变的基本原理
• 2.1 引言
• 2.2 SAR影像亚像素级配准和偏移量的获取
• 2.2.1 SAR影像亚像素级配准
• 2.2.2 偏移量的获取
• 2.2.3 偏移量估计的参数选择
• 2.3 偏移量到地表形变的转换
• 2.3.1 偏移量的组成部分
• 2.3.2 地表形变估计
• 2.4 本章小结
• 第三章 一种新的SAR影像匹配技术处理流程
• 3.1 引言
• 3.2 传统SAR影像匹配处理流程
• 3.3 新的SAR影像匹配处理流程
• 3.3.1 基于稳定区域的配准方法
• 3.3.2 利用幅度相关技术估计重采样后的主从影像偏移量
• 3.4 实验及分析
• 3.4.1 实验区域简介
• 3.4.2 无形变干涉对实验结果及精度分析
• 3.4.3 同震形变干涉对实验过程及结果
• 3.4.4 新方法与传统方法实验比较
• 3.5 本章小结
• 第四章 汶川Ms8.0级地震地表形变场获取和分析
• 4.1 引言
• 4.2 研究区域简介和SAR数据选取
• 4.3 SAR影像匹配技术地表形变场获取和分析
• 4.3.1 SAR影像匹配技术处理流程
• 4.3.2 偏移量形变结果分析
• 4.4 D-InSAR地表形变场的获取和分析
• 4.4.1 D-InSAR处理流程
• 4.4.2 D-InSAR形变结果分析
• 4.5 本章小结
• S7.1级地震地表形变场获取与分析'>第五章 玉树M_S7.1级地震地表形变场获取与分析
• 5.1 引言
• 5.2 研究区域简介和SAR数据的选取
• 5.3 D-InSAR地表形变场的获取
• 5.3.1 D-InSAR处理流程
• 5.3.2 D-InSAR形变结果分析
• 5.4 SAR影像匹配技术地表形变场的获取和分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 光学影像匹配技术监测地震形变
• 6.1 引言
• 6.2 光学影像高精度配准和正射校正
• 6.2.1 正射校正
• 6.2.2 影像重采样
• 6.2.3 轨道参数的优化
• 6.3 利用相位相关法计算偏移量
• 6.4 1999年美国赫克托矿Mw7.1级地震形变场的获取
• 6.4.1 实验区域简介和数据准备
• 6.4.2 实验过程
• 6.4.3 实验结果
• 6.5 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 本文所做的研究工作
• 7.2 研究存在的问题及下一步工作
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要成果