论文总字数：17158字

摘 要

我国高速公路迅速发展，总里程已居世界第一位。但是在高速公路运营过程中，沉降变形给高速公路的行车安全带来了巨大挑战，因此，监测高速公路沉降变形，保证高速公路的安全运营意义重大。InSAR技术迅速发展，具有监测范围广、监测精度高的特点，克服了传统测量技术的局限性。本文利用PSInSAR技术，以京津高速北京段为研究对象，采用Sentinel-1A2017年6月1号至2018年5月27号共28景影像作为实验数据，通过Skysense软件进行数据处理分析。在Skysense中经过预处理、一级PS点分析等步骤后，得到研究区域沉降结果。之后再进一步分析沉降数据及原因，结果显示研究区平均沉降值为-15mm/year，并伴有不均匀沉降。结合研究区地理位置环境和已有研究资料，可知地下水的过度开采是京津高速北京段沉降变形的主要原因。实验结果及分析表明，利用PSInSAR技术，使用Skysense监测高速公路沉降变形，可为高速公路安全运营提供重要参考。

关键词：高速公路 PSInSAR 沉降变形 Skysense

Application of InSAR Skysense in the Operation of Expressway

Abstract

China's expressway has developed rapidly and its total mileage has ranked first in the world. However, during the operation of the expressway, the settlement deformation brings great challenges to the traffic safety of the expressway. Therefore, it is of great significance to monitor the settlement deformation of the expressway and ensure the safe operation of the expressway. The rapid development of InSAR technology has the characteristics of wide monitoring range and high monitoring accuracy, which overcomes the limitations of traditional measurement technology. In this paper, PSInSAR technology is used to study the Beijing section of Beijing-Tianjin Expressway. The Sentinel-1A from June 1st, 2017 to May 27th, 20th, 28th scene image is used as experimental data, and the data processing analysis is performed by Skysense software. After the pretreatment, first-level PS point analysis and other steps in Skysense, the settlement results of the study area were obtained. After further analysis of the sedimentation data and the reasons, the results show that the average settlement value of the study area is -15mm/year, accompanied by uneven settlement. Combined with the geographical location of the study area and the existing research data, it can be seen that the excessive exploitation of groundwater is the main reason for the settlement deformation of the Beijing-Tianjin Expressway Beijing section. The experimental results and analysis show that using PSInSAR technology to monitor the settlement deformation of expressway using Skysense can provide an important reference for the safe operation of expressways.

Key Words:expressway;PSInSAR;Settlement deformation;Skysense

目 录

摘要 Ⅰ

ABSTRACT Ⅱ

第一章 引言 1

1.1研究背景与意义 1

1.2国内外研究现状 2

1.2.1InSAR的发展 2

1.2.2高速公路沉降监测研究现状 3

1.2.3InSAR处理软件进展 3

1.3研究内容与论文组织安排 4

1.3.1研究内容 4

1.3.2论文组织结构 4

第二章 InSAR基本原理 6

2.1InSAR技术的基本原理 6

2.2PSInSAR技术原理与处理流程 8

第三章 研究区概况与数据资料 10

3.1研究区域概况 10

3.2实验数据 11

3.2.1SAR影像数据 11

3.2.2SRTM DEM数据 12

3.3Skysense软件介绍 13

第四章 京津高速公路沉降监测与结果分析 15

4.1数据处理过程 15

4.1.1原始数据预处理 15

4.1.2一级PS点分析 17

4.2实验结果分析 20

4.2.1沉降监测结果 20

4.2.2沉降原因分析 22

4.3高速公路安全运营探讨 23

第五章 总结与展望 25

5.1总结 25

5.2未来展望 25

参考文献 27

致谢 29

第一章 引言

1.1研究背景与意义

高速公路作为现代社会的重要运输通道，在增强国防建设，提高综合国力等方面都扮演着重要角色，是我国国民经济发展的大动脉。从1990年开始，我国的高速公路进入了快速、持续发展的轨道，到2018年底，我国高速公路总里程突破了14万公里，位居世界第一位[1]。但是在高速公路的建设、运营过程中，面对着各种各样的问题，沉降变形就是其中最重要的一个。伴随着交通流量的显著增加，重载、超载车辆的日益增多，此外，道路还反复遭受车轮磨损、冲击和侵蚀，以及风沙、暴雨、洪水、冻融等自然因素的破坏，使得高速公路路基、路面沉降变形越来越严重，严重情况甚至导致交通中断，发生灾难。高速公路投入运营后，不可避免地会产生不同程度的沉降变形，使公路无法达到原设计标准。特别是对于高等级公路，由于设计速度较快，对地面沉降的容忍度更为严格。因此，为了保障高速公路的正常运行和防止沉降变形引起的裂缝和崩塌，监测高速公路沿线的地面沉降，分析沉降危险性，并采取相应的防范措施，具有重要意义。

雷达干涉测量技术结合了合成孔径雷达成像原理和干涉测量技术，利用了传感器系统参数、姿态参数和轨道之间的几何关系等，精确测量地表上点的三维空间位置变化[2]。合成孔径雷达是一种主动式微波传感器，应用范围广，不受天气状况的影响，并且能够全天时获取数据，可以穿透云层、尘埃、雾霾等，监测对象覆盖区域广[3]。因此在不满足传统的光学传感器成像条件的区域，可以利用SAR进行地面监测成像。PSInSAR技术是基于DInSAR技术发展出的一种雷达数据处理技术，能够消除时空去相关和大气延迟的影响，大大提高监测地表形变的精度。

请支付后下载全文，论文总字数：17158字