【正文】 摘 要我國的地面沉降現(xiàn)象一直比較嚴重。地面沉降破壞建筑物和生產(chǎn)設施、損壞地下線路設施等，給人們的生產(chǎn)、生活帶來嚴重的影響?；诘孛娉两祵Νh(huán)境及經(jīng)濟建設破壞的嚴重性，當前許多地區(qū)及城市已將地面沉降監(jiān)測作為防災減害的一項重要工作。近年來大量的研究和實踐表明， InSAR（合成孔徑雷達干涉測量）技術可以高精度監(jiān)測地表的微小地表形變，具有全天候、全天時、覆蓋面廣、高度自動化和高精度監(jiān)測地表變形的優(yōu)勢，能夠有效彌補水準測量和GPS測量空間分辨率不足的問題，是目前沉降災害監(jiān)測的一種重要技術手段。然而，InSAR監(jiān)測手段也有自己的不足，InSAR技術雖然具有很高的空間分辨率，但是雷達衛(wèi)星因其固有的運行周期，無法滿足監(jiān)測的要求。另外，時間失相干或山區(qū)SAR影像的頂?shù)椎怪玫纫讓е赂缮鎴D出現(xiàn)數(shù)據(jù)缺失，從而難以達到區(qū)域監(jiān)測的目的。本文針對數(shù)據(jù)缺失現(xiàn)象，研究基于多項式擬合和多面函數(shù)擬合的缺失數(shù)據(jù)擬合方法，重點探討多面函數(shù)擬合中心節(jié)點以及核函數(shù)的選擇問題，最后以西安市地面沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)為例，對比分析不同擬合模型的擬合效果，以此來探討擬合模型的優(yōu)選問題。關鍵詞：地面沉降，InSAR，DInSAR，多項式擬合，多面函數(shù)擬合ABSTRACTSerious land subsidence phenomenon happen in china for a long time. Subsidence damage to buildings and production facilities, damage to underground line facilities to the people39。s production and life seriously affected. Based on land subsidence damage to the environment and the gravity of economic development, the current number of regions and cities have land subsidence monitoring harm reduction as an important prevention work. In recent years, extensive research and practice shows that, InSAR (Interferometric Synthetic Aperture Radar) technology to highprecision monitoring of the surface of the small surface deformation, allweather, alltime, wide coverage, high degree of automation and high precision ground deformation monitoring of the advantages of effective to make up for leveling and GPS measurements the problem of inadequate spatial resolution, is the subsidence is an important side lesson plan techniques. However, InSAR monitoring tools also have their own deficiencies, InSAR technology, while high spatial resolution, but the operation of the radar satellite because of its inherent cycle can not meet monitoring requirements. In addition, the time lost coherence or mountain top and bottom inverted SAR image of the interferogram so easily lead to data loss occurs, and thus difficult to achieve regional monitoring purposes. In this paper, the phenomenon of missing data, research is based on polynomial fitting and multifaceted function fitting of the missing data fitting method, focusing on the multifaceted function fitting the selection of nodes, and finally to ground subsidence monitoring data of Xi39。an, parative analysis fitting results of different fitting models in order to fit the model of optimization problem.KEY WORDS Land subsidence， InSAR， Polynomial fitting， Multisurface function fitting， isoline目 錄第一章 緒 論 1 地面沉降性質及監(jiān)測意義 1 地面沉降監(jiān)測常用方法 1 DInSAR簡介及國內外發(fā)展情況 2 缺失數(shù)據(jù)擬合研究意義 3 本論文研究內容 3第二章 InSAR及DInSAR基本原理及數(shù)據(jù)處理流程 5 引言 5 InSAR基本原理 5 DInSAR監(jiān)測地表形變基本原理 7 干涉測量的數(shù)據(jù)處理流程 8第三章 缺失數(shù)據(jù)擬合 12 引言 12 多項式曲面擬合模型 12 12 13 多面函數(shù)擬合模型 13 14 15 InSAR沉降數(shù)據(jù)擬合內插精度評定 17第四章 地面沉降監(jiān)測中InSAR沉降數(shù)據(jù)內插模型實例分析 18 西安市地面沉降概況 18 缺失數(shù)據(jù)擬合實例分析 19 19 22 26 26 26總 結 27致 謝 28參考文獻 29附錄 1 多項式內插MATLAB代碼 30附錄 2 多面函數(shù)內插MATLAB代碼 32附錄 3 地面沉降等值線圖MATLAB代碼 35第一章 緒 論 地面沉降性質及監(jiān)測意義地面沉降是在自然和人為因素作用下,由于地殼表層土體壓縮而導致區(qū)域性地面標高降低的一種環(huán)境地質現(xiàn)象,是一種不可補償?shù)挠谰眯原h(huán)境和資源損失,是地質環(huán)境系統(tǒng)破壞所導致的惡果[1]。地面沉降大多是在過度抽取地下水、開采地下資源等自然或人為因素作用下而產(chǎn)生的一種地面變形，屬于一種緩變形地質災害。多年來，由于地面沉降導致建筑物變形甚至坍塌、管網(wǎng)斷裂、道路毀壞、自然環(huán)境破壞等地質災害現(xiàn)象時有發(fā)生，給人們的生產(chǎn)和生活帶來嚴重的影響，是目前阻礙礦區(qū)和城市可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一。實時地進行地面沉降監(jiān)測則能為地面沉降理論研究和災害評價提供基礎資料和數(shù)據(jù)；能對地面沉降嚴重區(qū)域進行重點監(jiān)測，預測預報地面沉降的發(fā)展趨勢；為政府部門預防控制地面沉降，合理開發(fā)和利用地下資源提供規(guī)劃和決策依據(jù)；能為后續(xù)的科學研究提供數(shù)據(jù)和技術支持。綜合所述，對地面沉降的監(jiān)測不僅必要，而且十分重要，尤其是在我國許多地面沉降嚴重，環(huán)境破壞嚴重、經(jīng)濟損失嚴重的地區(qū)，進行監(jiān)測并綜合防治已經(jīng)迫在眉睫。 地面沉降監(jiān)測常用方法目前，地面沉降監(jiān)測的手段多種多樣。傳統(tǒng)的地面沉降測量監(jiān)測手段有區(qū)域面積水準測量和分層標等。水準測量是通過布設水準路線，定期高精度地測定若干水準點，以此獲取該區(qū)域沉降變化規(guī)律的一種常用作業(yè)手段分層標是通過對各含水層地下水位變化、土層變形動態(tài)規(guī)律的分析，確定影響地面沉降的主要因素及其權重，提出具體的地面沉降防治方案。傳統(tǒng)監(jiān)測手段監(jiān)測精度較高，但是可監(jiān)測區(qū)域范圍有限，空間分辨率低，而且作業(yè)強度高,耗費人力、財力較高，只能做小范圍的監(jiān)測。近年來，隨著高新技術的不斷涌現(xiàn)，可用于地面沉降監(jiān)測的手段越來越多。其中GPS可用于連續(xù)和動態(tài)地監(jiān)測本地區(qū)的地面沉降情況，大部分GPS網(wǎng)的時間分辨率為30秒，基本滿足實時動態(tài)監(jiān)測的要求，但是，GPS監(jiān)測網(wǎng)構建花費巨大，空間分辨率卻只有幾十公里，另外由于受各種自然條件限制，GPS的布網(wǎng)和聯(lián)測仍然費時費力、自動化程度較低，且難以掌握區(qū)域面的沉陷信息。相比而言，近年來大量的研究和實踐表明，DInSAR（合成孔徑雷達差分干涉測量）技術可以高精度監(jiān)測地表的微小地形變化，具有全天候、全天時、覆蓋面廣、高度自動化和高精度監(jiān)測地表變形的優(yōu)勢，是水準測量和GPS測量的有效補充，在目前地表形變監(jiān)測中具有不可比擬的優(yōu)勢。然而，InSAR監(jiān)測手段也有自己的不足，InSAR技術雖然具有很高的空間分辨率，但是雷達衛(wèi)星因其固有的運行周期，所以時間分辨率還滿足不了要求。另外大氣參數(shù)的變化，衛(wèi)星軌道誤差等問題單純依靠InSAR數(shù)據(jù)本身難以解決，必須加入其它的輔助數(shù)據(jù)和必要的技術手段來加以改善。 DInSAR簡介及國內外發(fā)展情況InSAR，（Interferometric Synthetic Aperture Radar），即合成孔徑雷達干涉測量技術，簡稱：干涉雷達測量，是以同一地區(qū)的兩張SAR圖像為基本處理數(shù)據(jù)，通過求取兩幅SAR圖像的相位差，獲取干涉圖像，然后經(jīng)相位解纏，從干涉條紋中獲取地形高程數(shù)據(jù)的空間對地觀測新技術。DInSAR, Differential InSAR,即重復軌道差分干涉測量技術，是InSAR應用的一個拓展，雷達干涉圖的差分可用于監(jiān)測雷達視線方向厘米級或更微小的地球表面形變，以揭示許多地球物理現(xiàn)象，如地震形變、火山運動、冰川漂移、地面沉降以及山體滑坡等。DInSAR有很大的優(yōu)勢和廣闊的應用潛力。高精度水準和GPS技術只能監(jiān)測有限的離散控制點，而DlnSAR一幅圖像就可以進行l(wèi)萬平方公里面積內的地表形變監(jiān)測，其空間分辨率可達5m*20m，這也是其它大地測量方法所不能比擬的。作為一種新興的地面形變研究方法，DInSAR技術在地面沉降監(jiān)測方面發(fā)揮了愈來愈明顯的作用，國內外已有許多實例。德國GFZ的夏耶等人(1996)利用角反射器和DInSAR技術監(jiān)測德國圖林根州的鈾礦開采導致的地面沉降，結果顯示固定的角反射器可以監(jiān)mm級的垂直形變[2]。Galloway(1998)和Join Hoffmann(2003)研究加利福尼亞地區(qū)Antelope Valley山谷由于抽取地下熱水資源發(fā)電而導致的地面沉降，并且研究了其含水層的周期性變化與地面沉降的關系，由于該地區(qū)是地熱資源豐富的地區(qū)，植被稀少，圖像相關性好，研究表明差分干涉測量能以毫米級的精度監(jiān)測該地區(qū)每年周期性的沉降[3]。當前，國內對DInSAR這一新技術已展開應用研究和理論研究，中科院遙感所的王超、張紅(2002)等人，他們利