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西安市地面沉降信息管理系统开发与InSAR数据后处理研究

作　者: 辛亚芳
导　师: 张菊清
学　校: 长安大学
专　业: 地图制图学与地理信息工程
关键词: 地面沉降 GIS 数据库 InSAR 可视化
分类号: P642.26
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 35次
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内容摘要

地面沉降作为一种累进性的地质灾害,影响范围广,防治难度大,已成为困扰城市建设、影响居民安全生活的一种重要地质灾害。多年来,政府相关部门投入了大量资金,采用多种手段,对地面沉降活动进行了持续监测,并由此获取了大量宝贵资料。如何有效管理这些数据,并进行合理分析,进而掌握地面沉降变化规律,分析地面沉降机理,对防震减灾、城市规划建设等都具有十分重要的意义。本文依托国土资源部项目,以GIS强大的数据管理、空间分析及可视化等功能为基础,通过对系统的设计目标、需求、功能模块、软件平台、数据库等进行分析,给出了系统的总体设计方案和实现方法。同时,对近年来迅速发展的极具潜力的InSAR技术在地面沉降监测中存在的问题进行了分析研究,提出相应修正措施,并将其整合到系统中,最终构建并实现了西安市地面沉降信息管理系统。主要成果如下：1.结合监测数据的特点,选用Oracle数据库系统和ArcSDE空间数据引擎相结合的方式,对现有的西安市地面沉降监测数据进行了科学有效地管理；2.借助ArcGIS Engine开发包,用C#语言开发实现数据管理、数据更新、查询统计、沉降趋势分析、沉降数据后处理、三维可视化等功能,从多个角度对地面沉降数据进行了分析,便于更好地掌握地面沉降规律；3.重点研究了近年来迅速发展的具有高精度、高空间分辨率地面沉降监测新技术——InSAR在形变信息提取中的质量控制问题,对其可能存在的粗差、系统误差和数据缺失情况进行了分析、处理,有效改善了数据的质量,提高了InSAR数据在地面沉降监测中的可靠度。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-15
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 地面沉降监测方法  10-11
    1.2.1 传统监测  10-11
    1.2.2 GPS技术  11
    1.2.3 合成孔径雷达干涉测量技术  11
  1.3 地面沉降监测数据的管理与利用  11-13
  1.4 本文研究的主要内容  13-15
第二章地面沉降信息管理系统总体设计  15-26
  2.1 系统需求分析  15-17
    2.1.1 系统设计目标  15
    2.1.2 系统功能需求  15-16
    2.1.3 系统性能需求  16
    2.1.4 系统设计原则  16-17
  2.2 系统总体设计  17-20
    2.2.1 系统总体结构  17-18
    2.2.2 系统功能模块设计  18-20
    2.2.3 系统软硬件配置  20
  2.3 系统软件平台选择  20-26
    2.3.1 GIS开发平台ArcGIS Engine  20-23
    2.3.2 空间数据库引擎ArcSDE  23-24
    2.3.3 数据库管理平台Oracle  24
    2.3.4 系统开发环境及语言  24-26
第三章地面沉降数据库设计  26-35
  3.1 地面沉降数据分析  26-27
    3.1.1 数据特点  26
    3.1.2 数据库设计原则  26-27
  3.2 Geodatabase数据模型  27-30
    3.2.1 Geodatabase数据组织方式  27-29
    3.2.2 Geodatabase数据存储方式  29-30
  3.3 数据库设计  30-34
    3.3.1 数据逻辑结构设计  30-32
    3.3.2 数据库详细设计  32-34
  3.4 本章小结  34-35
第四章地面沉降专题数据——InSAR数据后处理  35-50
  4.1 InSAR误差源分析  35-36
    4.1.1 失相干  35-36
    4.1.2 大气效应  36
    4.1.3 卫星轨道  36
  4.2 InSAR粗差剔除  36-39
    4.2.1 加权滤波  36-37
    4.2.2 中值滤波  37
    4.2.3 抗差滤波  37-38
    4.2.4 实例分析  38-39
  4.3 InSAR系统误差修正  39-44
    4.3.1 曲面函数拟合原理  39-41
    4.3.2 实例分析  41-44
  4.4 InSAR缺失数据填补  44-49
    4.4.1 反距离插值  44
    4.4.2 克里金插值  44-47
    4.4.3 实例分析  47-49
  4.5 本章小结  49-50
第五章地面沉降信息管理系统的实现  50-64
  5.1 系统主界面  50-51
  5.2 GIS基本功能  51-52
    5.2.1 地图选择与查询  51
    5.2.2 地图量算  51-52
  5.3 数据管理  52-56
    5.3.1 连接数据库  53
    5.3.2 数据录入  53-56
    5.3.3 数据维护  56
    5.3.4 基准转换  56
  5.4 专题数据统计与分析  56-59
    5.4.1 沉降量统计  56-57
    5.4.2 地面沉降走势及沉降速率分析  57-59
    5.4.3 地裂缝影响范围分析  59
  5.5 InSAR形变数据后处理  59-60
  5.6 三维可视化与分析  60-64
    5.6.1 三维显示  60-61
    5.6.2 沉降等值线  61-62
    5.6.3 沉降量查询  62
    5.6.4 剖面分析  62-64
结论与展望  64-66
参考文献  66-70
致谢  70

西安市地面沉降信息管理系统开发与InSAR数据后处理研究

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