基于改进的MLS-SVR方法重建高时空分辨率的地面沉降信息
编号:3798
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更新:2023-04-20 22:15:50
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口头报告
摘要
地面沉降是指由于自然和人类活动引起地下松散岩层固结压缩,导致地面标高降低的一种地质灾害。北京是华北平原地面沉降重点防治区域。近年来,北京市地面沉降呈现出发展速度快、非线性特征明显的特点。相比于传统的监测方法,永久散射体雷达干涉技术 (Persistent Scatterers Interferometric Synthetic Aperture Radar,PS-InSAR) 能够有效克服时间、空间去相干影响,减少大气延迟带来的误差组分,获取长时间序列下稳定散射特性地面目标的形变信息,其精度可达到毫米级。现有研究多集中于地面沉降的线性演化特征,非线性演化特征仍需进一步探讨;另外,PS-InSAR方法在原理上决定后向散射特性较弱的目标物上PS点分布较少对于后向散射能量较低的区域 (例如道路、植被等),存在监测数据缺失的问题。针对上述问题,本研究提出一种新的方法,重建高时空分辨率的地面沉降信息:(1) 本文基于Envisat ASAR和Radarsat-2影像,利用PS-InSAR获得北京平原地区2003~2020年长时序的地面沉降信息(时序沉降量、平均沉降速率);(2) 针对平原区PS点稀疏的问题,利用Fishnet方法对PS点稀疏区域进行定位分析,利用迭代自组织算法(IterativeSelf-Organizing Data Analysis Technique,ISODATA)对特征聚类后,每种类别分别利用改进的多输出最小二乘支持向量回归(Multi-output Least Squares Support Vector Regression,MLS-SVR) 方法对PS点稀疏区域进行高时空分辨率地面沉降量的重建。结果表明:(1) 北京平原地区地面沉降空间分布的不均匀性明显,沉降中心主要位于平原区东部、东北部和北部区域,沉降中心区域逐渐扩大并连接在一起。2003~2020年最大平均沉降速率为138.55mm/year,位于朝阳东八里庄-大郊亭沉降中心;(2) 利用改进的MLS-SVR重建的时序列沉降量精度较高,且具有较高的时空分辨率,97%的重建点R2≥0.95。通过与IDW、Kriging插值方法比较,改进的MLS-SVR能够有效重建结果具有更高的精度,更能够体现沉降量的空间异质性。
关键词
地面沉降,PS-InSAR,MLS-SVR,沉降重建,空间插值
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