基于GIS技术的InSAR数据融合与分析

论文摘要

合成孔径雷达干涉测量（InSAR）技术是近十几年发展起来的一种新型卫星对地观测技术,它凭着全天候、全天时、高分辨率等独特的优点成为地表形变监测领域最具潜力的新技术之一。但是InSAR技术在数据后处理及成果表达、分析方面具有一定的局限性,为了获取更多的信息,需要结合RS和GIS等相关技术进行综合应用分析。针对D-InSAR影像在空间信息表达方面的不足,我们采用遥感技术将D-InSAR影像与高分辨率遥感影像进行数据融合处理,使融合图像既包含沉降信息又具有高分辨率空间信息。针对InSAR技术在沉降结果表达、解释与分析方面的不足,利用GIS技术对多源数据进行管理,并将融合数据与其它地理数据、水准数据、GPS数据进行了叠加显示及相关分析。围绕以上两个重点主要展开了以下研究工作:1、本文首先介绍了InSAR及数据融合的工作原理、数据处理流程和数据处理中的若干关键技术,并由此引出了数据融合层次上的探讨;2、主要研究了像素层的几种融合算法,主要有HIS变换法、PCA变换法、乘积融合法、比值融合法、小波融合法以及一种针对InSAR强度图与形变图的融合算法（MPH算法）,并以西安地区的数据为例进行了各种融合算法的实现;3、研究了融合图像的主观和客观评价标准,并应用这些标准对融合影像进行了全面评价分析,研究得出MPH算法在InSAR形变图与高分辨率影像（PAN影像）的融合方面有着明显的优越性;4、利用GIS技术对多源数据进行了统一的管理,根据InSAR监测地面沉降相关数据在更新、管理及分析等方面因素,得出对沉降结果表达最优的显示方案及数据库;5、利用GIS技术对InSAR形变结果进行了空间分析,通过分析发现了西安市地裂缝空间分布与地面沉降变化的一致性,并且城市的建设发展与地面沉降、地裂缝空间分布也有着因果关系。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 概述
• 1.1 INSAR 技术的发展及国内外研究现状
• 1.2 数据融合的发展及国内外研究现状
• 1.3 GIS 技术与INSAR 相结合的发展及国内外现状
• 1.4 本文研究的意义
• 1.5 本文研究的内容安排
• 第二章 INSAR 与数据融合的原理
• 2.1 INSAR 技术的基本原理
• 2.2 数据融合的基本理论
• 2.2.1 像素层融合
• 2.2.2 特征层融合
• 2.2.3 决策层融合
• 2.3 基于INSAR 与其它遥感数据融合的处理过程
• 2.4 基于GIS 的分析处理过程
• 2.5 处理过程中的影响因素分析
• 2.6 小结
• 第三章 数据融合的预处理
• 3.1 INSAR 与遥感融合图像介绍
• 3.2 几何纠正
• 3.3 图像增强
• 3.3.1 图像去噪
• 3.3.2 直方图均衡化
• 3.3.3 边缘增强
• 3.4 图像配准
• 3.5 小结
• 第四章 INSAR 影像与遥感影像的融合研究
• 4.1 HIS 变换融合法
• 4.1.1 HIS 变换模型
• 4.1.2 HIS 变换处理流程
• 4.2 PCA 变换融合方法
• 4.2.1 主成分变换的原理
• 4.2.2 主成分变换的处理流程
• 4.3 乘积融合方法
• 4.4 比值融合方法
• 4.5 小波融合方法
• 4.6 MPH 融合算法
• 4.6.1 MPH 融合处理流程
• 4.6.2 存在的问题
• 4.7 融合算法的评价分析
• 4.7.1 评价标准
• 4.7.2 融合结果评价实例
• 4.7.3 结果评价分析
• 4.8 小结
• 第五章 GIS 与INSAR 相结合用于地面沉降的研究
• 5.1 GIS 与INSAR 数据的结合
• 5.1.1 数据库建立
• 5.1.2 数据库要素
• 5.1.3 坐标导出
• 5.2 GIS 分析
• 5.2.1 叠加分析
• 5.2.2 比较分析
• 5.2.3 剖面分析
• 5.2.4 统计分析
• 5.3 小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢