论文摘要
河口海岸填海造陆形成的新成陆区,其吹填土具有含水量高、孔隙比大等特点。吹填土自重固结作用会产生明显的地面沉降,其对道路、建筑等基础设施造成危害,并加剧风暴潮带来的洪涝灾害。多时相合成孔径雷达干涉测量技术（Multi-temporal InSAR,MT-InSAR）可以提取大范围、高精度的地表形变信息,已被有效应用于地表形变的监测。然而新成陆区吹填土自重固结引起的大范围、缓慢、不均匀的沉降过程往往持续十几年甚至几十年。受限于卫星的设计运行期限和在轨运行时间,单一卫星平台合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）无法满足监测、记录新成陆区完整的固结沉降过程的需求。对多卫星平台MT-InSAR时序进行有效融合,可以实现对新成陆区整个固结沉降过程持续规律地监测分析,但多卫星平台MT-InSAR形变时序多级融合策略的优选,融合方法中存在的不确定性,尚待进一步的研究。另外,为进一步研究新成陆区地表形变造成的损失和影响,还需要对新成陆区的土地覆盖进行有效的分类。利用多光谱遥感信息和SAR后向散射强度信息与干涉相干信息,进行多源遥感信息融合可以有效的提高分类精度。但在上海市新成陆区,发生了相干性异常降低的现象,从而使新成陆区相较于其他区域同一土地覆盖具有更低的相干系数,严重影响了使用相干信息进行多源遥感土地覆盖分类的精度。本研究的目的旨在分析和确定多平台MT-InSAR形变时序多级融合策略的优选,以及融合方法中存在的不确定性。同时,分析相干性异常降低区域的失相干特征,并消除相干性异常降低引起的分类错误,以提高多源遥感土地覆盖分类的精度。本研究的研究区为上海市东部的新成陆区,该区域包括了浦东国际机场、南汇东滩和临港新城。利用ENVISAT ASAR（ENV）、COSMO-SkyMed（CSK）、Sentinel-1A（S1A）三个SAR卫星平台数据集,通过小基线集方法（Small Baseline Subset,SBAS）分别获取了三个平台在三个不同时期的形变时间序列。基于ENV、CSK、S1A三个卫星平台反演的MT-InSAR形变时序,通过奇异值分解（SVD）方法、新成陆区固结沉降模型非线性拟合方法实现了三个卫星平台MT-InSAR形变时序融合。在进行多星（三星及以上）MT-InSAR形变时序融合时,针对不同的多级融合策略,讨论了不同的多级融合策略所得的融合形变时序之间的差异。分析了固结沉降模型非线性拟合方法存在的不确定性,并提出了基于Bagging集成学习的固结沉降模型非线性拟合优选方法。该方法经水准数据验证可以有效的提高地表形变监测精度。在InSAR时间失相干效应对土地覆盖分类的影响方面,首先讨论了新成陆区的相干性异常降低现象及其对土地覆盖的影响,引入之前得到的地表形变监测信息,验证地表形变对新成陆区相干性异常减低是否存在影响,进一步分析了新成陆区相干性异常降低的影响因素,使用S1A影像构建了新成陆区的时间失相干模型,最终将新成陆区时间失相干模型引入多源遥感土地覆盖分类,应用于浦东国际机场的土地覆盖分类,分类整体准确率为86%,Kappa系数为0.82,相较于基于Sentinel-2真彩色影像和标准假彩色影像的分类结果,总体精度分别提高了22%、11%,Kappa系数分别提高了0.29和0.14。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 马冠宇
导师: 赵卿
关键词: 新成陆区,地表形变,融合分析,土地覆盖分类,时间失相干
来源: 华东师范大学
年度: 2019
分类: 基础科学
专业: 自然地理学和测绘学,海洋学
单位: 华东师范大学
基金: 国家重点研发计划(政府间国际科技创新合作重点专项项目名称:金砖国家城市公共安全的地理大数据应用研究,项目号:2017YFE0100700),国家自然科学基金(项目号:41801337)上海市自然科学基金项目(项目号:18ZR1410800),国土资源部地面沉降监测与防治重点实验室(项目号:KLLSMP201503),华东师范大学地理信息科学教育部重点实验室主任基金(项目号:KLGIS2017C03),欧洲科研项目(项目名称:The I-AMICA project of structural improvement financed under the National Operational Programme (PON) for “Research and Competitiveness 2007–2013”),中国科技部与欧洲空间局合作开展的“龙计划”四期项目(项目号:32294,项目名称:Integrated analysis of the combined risk of ground subsidence,sea level rise,and natural hazards in coastal delta regions)
分类号: P756.8;P237
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