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原文传递时序InSAR技术在桥址地表形变中的应用研究

论文题名：	时序InSAR技术在桥址地表形变中的应用研究
关键词：	桥址选择;地表形变监测;干涉合成孔径雷达;大气延迟校正
摘要：	桥址稳定是桥梁安全的基础，桥梁因地质灾害而坍塌的案例不胜枚举。为全面分析桥址区域的稳定性，本文采用SBAS-InSAR技术对重庆奉节——巫山交界的大溪河区域进行2018年10月到2021年11月三年长时序地表形变监测；在数据处理过程中，考虑到研究区为山区，采用四种大气延迟校正方法对大气延迟相位进行消弱，以期得到更准确的形变结果。根据形变速率的空间分布特征和夏季形变速率高于其他时段的特性，与已有调查资料、遥感影像综合判别地质灾害区域。将研究区内分为地质灾害区域和无地质灾害区域，分别提取这两种区域影响地质灾害的指标因子信息，用于逻辑回归模型预测，划分地质灾害风险区，得到较低风险区域，对形变速率结果和风险分区结果进行叠加分析，初步筛选桥址区域。最后结合工程地质条件进行进一步筛选，并根据现有资料提出建设意见。论文的主要研究内容与结论如下：　　（1）大气延迟校正方法在奉节——巫山山区的适用性研究。根据研究区处于山区，且毗邻大溪河，大气复杂多变这一状况，针对性选择时序滤波法、高程相关分析法、改进高程相关分析法、GACOS大气延迟相位校正四种方法进行大气延迟相位的消弱，在大气延迟校正过程中，基于GAMMA软件和GACOS数据进行InSAR大气延迟校正技术的开发工作。对比四种校正方法计算得到的大气延迟相位标准差发现：在时间维度上，GACOS大气延迟相位和时序滤波大气延迟相位冬季标准差低于平均值，区域间大气延迟相位差异小。夏季标准差大，区域间大气延迟相位差异大。在空间维度上，部分GACOS大气延迟相位结果表现高程弱相关。在大气延迟相位校正后解算地表形变，发现GACOS大气延迟相位校正效果好于其他三种方法，精度显著提升。　　（2）SBAS-InSAR技术监测——巫山交界的大溪河区域三年的地表形变。针对研究区域处于山区，地表长时序稳定性散射点较少的特点，论文选取时序InSAR技术中的SBAS-InSAR技术，对研究区域2018年10月至2021年11月内的90景Sentinel-1A影像进行数据处理，并采用四种方法进行大气校正，得到研究区域内的年均形变速率和时序形变量结果，与实测数据进行对比，发现SBAS-InSAR形变量与实测数据的形变量较为吻合，且形变趋势一致。区域内整体平稳，局部有较高速率的地表形变，形变速率值处于-62mm/a~30mm/a之间。以年均形变速率值30mm/a为界，提取得到5个异常形变速率区域。　　（3）基于时序形变结果的桥址选择。文章对提取得到的5个异常形变速率区域进行时序形变结果分析，综合已有资料与遥感影像进行判别，初步判定4个为地质灾害点。然后选取5个地质灾害易发性指标因子，提取研究区内1425个样本点的指标因子信息，将样本数据80%进行逻辑回归模型训练，20%用于检测模型精度，预测精度可达0.79。将模型用于划分地质灾害风险区，将风险分区结果与形变监测结果进行叠加分析，筛选得到2个待选稳定桥址。最后结合工程地质因素进一步分析桥址工程建设可行性，针对所选桥址提出建设意见。　　通过本文研究工作，分析出四种大气延迟校正方法得到的大气延迟相位特性，得到奉节——巫山交界的大溪河区域精准时序形变结果，根据地质灾害区域空间上形变速率呈层级分布、时间上夏季形变速率高于其他时段形变速率的特性，判别异常形变速率区域是否为地质灾害，将InSAR结果识别到的地质灾害与历史地质灾害结果，提取地质灾害影响因子的信息，用来建立逻辑回归模型，根据模型求解结果，划分区域地质灾害风险区，得到稳定桥址。最后加以工程地质因素分析，确定适宜桥址区域，对于辅助桥址选择及桥梁安全提供理论支撑。
作者：	付占宝
专业：	测绘科学与技术;摄影测量与遥感
导师：	潘建平
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2022