InSAR在地表变形监测中的应用
insar专业在具体研究中的重要作用

insar专业在具体研究中的重要作用InSAR(干涉合成孔径雷达)是一种利用合成孔径雷达(SAR)数据进行地质和环境研究的技术。
它通过测量雷达信号的相位差异来探测地表的形变。
InSAR技术在地震与地质灾害监测、地表沉降、地下水资源管理、地壳运动、岩石稳定性评估以及冰川动态等领域中发挥着重要的作用。
首先,InSAR技术在地震与地质灾害监测方面具有重要作用。
地震是地球表面地壳释放的能量,会导致地表的形变和运动。
利用InSAR技术可以实时监测地震后地表的变形情况,从而提供关于地震的震源参数、滑动断层的运动特征、震后沉降以及地壳运动情况的重要信息。
此外,InSAR技术还可以用于监测地质灾害,如滑坡、火山喷发、地表沉降等。
通过对地表形变的测量和分析,可以提前发现和预警地质灾害,从而减少损失和保护人的生命安全。
其次,InSAR技术在地表沉降的研究中起到了重要作用。
地表沉降是由于地下水抽取、地下开采、地质构造变化等导致地下岩层变形或压实而引起的地表下沉现象。
InSAR技术可以通过对地表形变的监测和分析,精确测量地表沉降的速率和范围,并提供沉降原因的解释。
这对于地下水资源管理、土壤压实和地下开采活动的环境影响评估等方面具有重要意义。
此外,InSAR技术还可以用于地壳运动监测与岩石稳定性评估。
地壳运动是地球内部构造运动和板块运动的结果,对于地震活动、火山喷发、岩体稳定性等都有着重要影响。
通过InSAR技术可以监测和量化地壳运动,从而提供了研究地壳运动和预测地壳运动的重要手段。
同时,InSAR技术还可以用于评估岩体的稳定性,帮助研究人员评估岩石斜坡的稳定性,并为地质灾害监测和防治提供支持。
另外,InSAR技术在冰川动态研究中也发挥着重要作用。
冰川是地球上的重要水资源库,然而由于气候变化等因素,冰川融化和消失速度加快,对于全球水资源的变化和地球气候的调控起到了重要作用。
InSAR技术可以用于监测和测量冰川的形变和运动速率,从而提供冰川融化和消失的信息,并帮助研究人员深入了解冰川动态和气候变化的关系。
CRInSAR和PSInSAR技术在地表形变监测中的应用

CRInSAR和PSInSAR技术在地表形变监测中的应用地表形变监测是一项重要的地质灾害监测工作,对于保障人民生命财产安全、城市基础设施的安全性具有重要意义。
在地表形变监测领域,CRInSAR(Coherent Radar Interferometry SAR)和PSInSAR(Persistent Scatterer InSAR)技术因其高精度、高效率等优势已成为行业内的热门技术。
本文将重点介绍CRInSAR和PSInSAR技术在地表形变监测中的应用。
CRInSAR技术是一种通过SAR(Synthetic Aperture Radar)影像干涉技术实现地表形变监测的技术方法。
CRInSAR技术利用雷达影像在不同时间获取的相干性进行形变监测,通过比较不同时期的影像干涉图,可以得到地表的形变信息。
CRInSAR技术在地表形变监测中的应用主要体现在以下几个方面:1. 地质灾害监测CRInSAR技术可以实现对地质灾害(如地面沉降、地裂缝等)的实时监测。
通过SAR影像干涉得到地表形变信息,可以及时发现地质灾害的发生和演化趋势,为地质灾害的预警和防范提供重要数据支持。
2. 城市基础设施监测城市基础设施的稳定性对城市发展至关重要。
CRInSAR技术可以监测城市地铁、桥梁、隧道等基础设施的地表形变情况,及时发现并预防地质灾害对城市基础设施的影响,保障城市基础设施的安全。
3. 油气田监测油气田地表形变监测是保障油气田安全生产的一项重要工作。
CRInSAR技术可以监测油气田地表形变情况,及时发现地质灾害并加强安全生产监控,保障油气田的稳定生产。
2. 水利工程监测PSInSAR技术可以监测水利工程(如大坝、堤坝等)的地表形变情况,及时发现并预防地质灾害对水利工程的影响,保障水利工程的安全稳定。
3. 海岸带监测PSInSAR技术可以监测海岸带地表形变情况,及时发现海岸带地质灾害的发生和演化趋势,为海岸带的生态保护和城市规划提供数据支持。
CRInSAR和PSInSAR技术在地表形变监测中的应用

CRInSAR和PSInSAR技术在地表形变监测中的应用【摘要】地表形变监测对于地质灾害的预防和防范具有重要意义。
CRInSAR和PSInSAR技术作为遥感技术在地表形变监测中具有独特优势。
CRInSAR主要通过合成孔径雷达干涉技术实现对地表形变的监测,PSInSAR则是基于像素间的相位差异来分析地表变化。
CRInSAR和PSInSAR技术在地表形变监测中应用广泛,可以有效监测地震、地裂缝、地面沉降等现象。
两者相辅相成,互补不足,有着各自的优势和适用范围。
结合CRInSAR和PSInSAR技术可以更全面地监测地表形变,为地质灾害的预警提供重要支持。
未来,随着技术的不断发展和完善,CRInSAR和PSInSAR技术将在地表形变监测领域发挥更为重要的作用。
【关键词】CRInSAR, PSInSAR, 地表形变监测, 应用, 优势比较, 适用范围,重要性, 发展展望1. 引言1.1 介绍地表形变监测的重要性地表形变监测是一项重要的地学研究领域,其对于地质灾害的预防和监测、城市建设的规划和管理、环境变化的监测等具有重要意义。
地表形变监测可以帮助科学家们更好地了解地球内部和地表的运动情况,从而预测地质灾害的发生,提前采取保护措施,减少损失。
地表形变监测还可以用于监测城市的沉降情况,指导城市建设和基础设施的规划,确保城市的可持续发展。
地表形变监测还可以用于监测环境变化,包括气候变化、水资源变化等,为环境保护和可持续发展提供科学依据。
地表形变监测不仅对科学研究具有重要意义,同时也对社会生活和环境保护具有重要意义。
通过地表形变监测,我们可以更好地了解地球的变化规律,为人类的生活和发展提供科学依据。
1.2 介绍CRInSAR和PSInSAR技术地表形变监测是通过在地表进行监测和分析,了解地表及地下结构发生的变化情况,通常用于监测地震、火山活动、地表沉降等自然灾害或人为活动引起的地质灾害。
CRInSAR(Continuous Remote Interferometric Synthetic Aperture Radar)和PSInSAR(Persistent Scatterer Interferometric Synthetic Aperture Radar)技术是目前广泛应用于地表形变监测的先进技术。
InSAR技术在卫星测绘和地质勘探中的应用

InSAR技术在卫星测绘和地质勘探中的应用地质勘探和卫星测绘是两个领域中至关重要的技术。
近年来,随着科学技术的快速发展,InSAR(干涉合成孔径雷达)技术已经成为这两个领域中不可或缺的工具。
InSAR技术通过利用卫星搭载的雷达传感器,可以获取地表的微小变形信息,进而用于导航、测绘以及监测地壳运动等方面。
本文将深入探讨InSAR技术在卫星测绘和地质勘探中的应用。
首先,在卫星测绘领域,InSAR技术可用于地表地貌特征的提取和三维模型的构建。
利用卫星搭载的雷达传感器,InSAR技术可以获取地表微小变形信息,包括地表的海拔高度变化和地表的变形速率等。
通过使用InSAR技术,可以获取高精度的地形数据,实现对地表特征的准确提取和地形模型的构建。
这对于城市规划、土地利用和环境管理等方面具有重要意义。
例如,在城市规划中,InSAR技术可以用于提取建筑物的高度信息,辅助规划人员进行建筑物密度分析和城市布局设计。
其次,在地质勘探领域,InSAR技术也发挥着重要作用。
地质勘探中,了解地壳运动和地表地貌变化对分析地质构造和资源勘探非常重要。
传统的地质勘探方法需要大量人力和物力投入,而且时间周期较长。
然而,利用InSAR技术,可以实时监测地表的微小变形,提供及时的地壳运动信息。
这对于地震活动、地质灾害和地下水资源等的研究具有重要意义。
例如,在地震监测中,InSAR技术可以提供地震活动前、中和后期的地表变形信息,并帮助科学家们预测地震的发生时间和地点。
InSAR技术也可以应用于岩溶地貌和地下水资源勘探。
岩溶地貌是一种与地下水流动紧密相关的地貌类型,了解岩溶地区地表的变形情况有助于分析地下水资源的分布和流动。
利用InSAR技术,可以实时监测地表变形,根据地表变形的特征,推测地下水流动路径和水文地质特征。
这对于地下水资源的保护和合理利用非常重要。
另外,InSAR技术在卫星导航与定位系统(GNSS)中的应用也值得一提。
GNSS系统是一种基于卫星信号的导航和定位系统,如全球定位系统(GPS)。
INSAR在变形监测中的应用共20页

InSAR英文全称为Interferometric SyntheticAperture Radar,InSAR, 中文含义为“合成孔径雷达干涉技术”,是一种使用微波探测 地表目标的主动式成像传感器。 研究表明:其能够生成大规模的数字高程模型(DEM),InSAR用 于差分模式(D-InSAR)能以cm级甚至毫米级精度在大的时间与空 间尺度上探测到地球表面位移,并已应用于地震与火山研究、 冰川运动监测、地球构造运动研究、地面沉降监测等领域。
就现阶段来讲基线距为零的干涉图像对很少,所以: 方法一很难实现; 方法二即所谓的两通或者两轨法干涉测量,由于其少用一景 SAR图像,在InSAR数据源相对匮乏的今天来讲,该方法经济 上具有很大优势,目前已有研究成果表明,两轨法干涉测量所 得测量结果在整体上与三轨干涉基本一致,因此两轨法精度 上是可行; 方法三又称三通或三轨法干涉测量,是标准差分干涉测量方 式; 方法四即四通差分干涉测量,精度上更可靠,但适合干涉的 SAR数据选取更加困难,经济上也不是很合理。
InSAR技术应用于地面沉降监测的国内外经验
InSAR技术的应用主要体现在以下几个方面: ①大规模的数字高程模型(DEM)的建立和地形制图; ②地球表面形变场的探测,包括地震位移测量、火
山运动监测、冰川漂移、地表沉降与山体滑坡等 引起的地表位移监测; ③森林调查与制图; ④海洋测绘以及土地利用与分类等。
该图表示距离向平面图,所有角度按 逆时针方向定义
对于地形对,基线的垂直与水平分量分别为:
干涉相位是
改正到椭球面有:
对于形变对,假设在雷达视线方向(距离)形变量为△r,可表达为 为形变△r引起的相位
形变对的干涉位为:
根据上述所示的D-InSAR几何,我们不难导出形变△r引起的
INSAR原理技术及应用

INSAR原理技术及应用INSAR(Interferometric Synthetic Aperture Radar)是一种利用合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)技术进行干涉处理的方法。
它通过对两个或多个不同时刻的SAR图像进行干涉处理,从而提取出地表形变或变形信息。
INSAR可以用于监测地壳运动、地震、火山活动、水资源管理等领域。
INSAR的原理是利用SAR系统发射的电磁波在地表反射回来的信号来构建图像。
当同一个地面目标在两个或多个不同时刻被观测到时,可以通过比较两幅图像之间的相位差来推测地表的形变情况。
INSAR的核心是通过干涉处理来提取出相位差信息。
INSAR的关键技术包括SAR数据获取、干涉处理和形变分析。
首先,需要获取两个或多个不同时刻的SAR图像。
这可以通过卫星、飞机或地面的SAR系统来实现。
然后,利用干涉处理算法,将两个SAR图像的相位信息进行计算,得到相位差图像。
最后,通过解析相位差图像,可以得到地表的形变信息。
INSAR技术在地质灾害监测、水文监测和地质勘探等领域有广泛的应用。
在地质灾害监测方面,INSAR可以用于监测地震引起的地表形变或断层活动;在火山活动监测方面,INSAR可以用于监测火山口的变化等;在水文监测方面,INSAR可以用于监测地下水位变化和地表沉降等;在地质勘探方面,INSAR可以用于矿产资源勘探和地下油气藏的监测等。
INSAR技术的应用还存在一些挑战和限制。
首先,INSAR对地面反射特性和场景的要求较高,需要考虑地表的稳定性和可反射性。
其次,INSAR在测量过程中受到大气湿度、电离层变化等因素的干扰,需要进行修正。
此外,INSAR也存在分辨率和覆盖范围的限制。
总之,INSAR是一种利用SAR技术进行干涉处理的方法,可以用于监测地壳运动、地震、火山活动、水资源管理等领域。
它的原理是通过比较两个不同时刻的SAR图像的相位差来推测地表的形变情况。
INSAR在变形监测中的应用

InSAR技术虽然具有很高的空间分辨率,星载SAR已达 到约20米,但是雷达卫星因其固有的运行周期,所以时间 分辨率还满足不了要求。另外大气参数的变化,卫星轨 道误差等问题单纯依靠InSAR数据本身难以解决,必须 加人其它的辅助数据和必要的技术手段来加以改善。
就现阶段来讲基线距为零的干涉图像对很少,所以: 方法一很难实现; 方法二即所谓的两通或者两轨法干涉测量,由于其少用一景 SAR图像,在InSAR数据源相对匮乏的今天来讲,该方法经济 上具有很大优势,目前已有研究成果表明,两轨法干涉测量所 得测量结果在整体上与三轨干涉基本一致,因此两轨法精度 上是可行; 方法三又称三通或三轨法干涉测量,是标准差分干涉测量方 式; 方法四即四通差分干涉测量,精度上更可靠,但适合干涉的 SAR数据选取更加困难,经济上也不是很合理。
国内外InSAR技术用于城市地表沉降监测的实践表 明:
InSAR技术具有大面积、连续、快速、准确的优势。城 市地面覆盖植被较少,城市用地变化较少,干涉测量 在城市区域往往表现出较高相干性;且InSAR监测可得 到一定面积空间的平均变化值,而传统方法只能得到 点或线的差异。这些特点说明InSAR技术特别适合城市 环境地面沉降监测。
基于INSAR进行的变形监测简析
简述:
近年来地震、火山、滑坡和地面沉 降等地质灾害越来越严重地威胁着人类 的生存空间,针对这种灾害而发展起来 的地表形变监测和测量技术就显得尤为 重要。
20世纪70年代后期,空间影像雷达 在遥感中开始扮演重要角色。
合成孔径雷达(SAR) 由 于空间影像雷达使用微波信 号(厘米至分米波段)很少受 气象条件及是否有太阳照射 影响,可以在任何时候获取 全球表面信息,因此非常适 用于地表面监测工作。侧视 成像、脉冲压缩技术及合成 孔径技术的综合应用,可以 保证空间影像雷达获得几米 到几十米精度的地面几何分 辨率。
INSAR技术在地表形变测量中的应用

INSAR技术在地表形变测量中的应用INSAR技术,即干涉合成孔径雷达,是一种通过测量地表形变来检测和监测地质灾害的高精度技术。
它的原理是利用卫星或飞机搭载的合成孔径雷达对地表进行多次雷达波束的发射和接收,通过分析雷达波束之间的相位差异来计算地表的形变信息。
INSAR技术已经被广泛应用于地震、火山活动、地表下沉等领域的监测和研究中,下面将重点介绍它在地表形变测量中的应用。
INSAR技术的应用主要有两个方面,一是在地震研究中的应用,二是在地表下沉监测中的应用。
首先,INSAR技术在地震研究中的应用具有重要意义。
地震是地球表面发生的一种地壳运动现象,会造成地表的形变。
通过利用INSAR技术,我们可以实时监测地震带上的地表形变,进而推测地震的震源参数。
这对于地震学家来说是非常有价值的信息。
同时,在地震预警方面,INSAR技术也能够为我们提供重要指标。
通过监测地表形变的变化,我们可以提前判断地震的发生,对地震预警系统的建设具有重要的参考价值。
其次,INSAR技术在地表下沉监测中的应用也是非常重要的。
地表下沉是指地壳向下沉降的现象,通常是由人类活动或地质因素引起的。
地表下沉带来的问题包括建筑物的倾斜,地下水位的变化等。
通过利用INSAR技术,我们可以精确地测量地表的下沉情况,包括不同地点的下沉速度和下沉趋势。
这对于城市规划和土地利用具有重要意义,可以提前预防和纠正地表下沉导致的问题。
除了地震和地表下沉的监测,INSAR技术在火山活动监测中也有广泛的应用。
火山是地球表面的一种现象,伴随着岩浆的喷发和地壳的变动。
INSAR技术可以帮助我们实时监测火山口附近地表形变的变化,包括火山口的隆起、地表的下沉等,进而判断火山活动的强度和趋势。
这对于保护人民的生命财产安全具有重要意义。
INSAR技术的应用还有很多,比如在冰川监测、滑坡预警、大坝变形等方面都有广泛的应用。
通过INSAR技术,我们可以及时获取地表形变的信息,发现地质灾害的潜在风险,并采取相应的措施来减轻灾害造成的损失。
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InSAR在地表变形监测中的应用InSAR在地表变形监测中的应用一、概述近年来地震、火山、滑坡和地面沉降等地质灾害越来越严重地威胁着人类的生存空间,针对这种灾害而发展起来的地表形变监测和测量技术就显得尤为重要。
20世纪70年代后期,空间影像雷达在遥感中开始扮演重要角色。
1978年美国国家航空与航天局(NASA)发射了第一颗用于观测地球表面的SEASAT卫星。
而后发现,合成孔径雷达(SAR)可以广泛地用于研究陆地、冰川和海洋、于空间影像雷达使用微波信号(厘米至分米波段)很少受气象条件及是否有太阳照射影响,可以在任何时候获取全球表面信息,因此非常适用于地表面监测工作。
侧视成像、脉冲压缩技术及合成孔径技术的综合应用,可以保证空间影像雷达获得几米到几十米精度的地面几何分辨率。
InSAR英文全称为Interferometric SyntheticAperture Radar,InSAR,中文含义为“合成孔径雷达干涉技术”,是一种使用微波探测地表目标的主动式成像传感器,InSAR传感器可以通过记载或星载的方式对地球表面成像,于航天技术的发展,商用卫星的InSAR系统已投入应用,并不断地趋于完善,使该项技术被认为是前所未有的新的空间观测技术。
研究表明:其能够生成大规模的数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM),InSAR用于差分模式(D-InSAR)能以cm级甚至毫米级精度在大的时间与空间尺度上探测到地球表面位移,并已应用于地震与火山研究、冰川运动监测、地球构造运动研究、地面沉降监测等领域。
Goldstein等人应用欧洲遥感卫星(或称地球资源卫星)ERS-1间隔6d的数据在没有地面控制点情况下直接测定冰川速率。
Massonnet等人首先利用ERS-1资料计算出1992年美国Landers 地震的同震位移,获得的地面至卫星方向上的变化量与野外断层滑动测量结果,与GPS观测结果非常一致。
Massonnet等人的方法在SAR数据处理时应用了已有的数字地面模型。
美国喷气推进实验室(JPL)的Zebker等人应用差分InSAR方法获得了类似的结果,他们的方法是利用3~4圈卫星数据进行差分干涉,同时获得数字地形与形变量。
InSAR是20世纪发展起来的一种新型的空间对地观测技术,它具有高空间分辨率、高精度和面矩阵测量等优点。
雷达干涉测量已经广泛的应用于地形测绘、地球表面的形变场探测、海洋研究、森林制图和土地分类与应用等方面,得到了国际地学界的广泛关注。
二、可用于干涉的雷达卫星目前已发射的多颗合成孔径雷达卫星见表1。
SEASAT海洋卫星是美国国家航空与航天局发射的第一颗利用微波传感器进行海洋监测的卫星,卫星上搭载了SAR传感器,获取的SAR图像被广泛应用于冰川、地质、陆地分析等研究领域。
ALMAZ-1卫星是前苏联发射的一颗对地观测卫星,载有S波段SAR系统,遗憾的是,发射10个月后于故障卫星停止工作,但仍留下许多有用的SAR数据。
ERS-1是欧洲空间局(ESA)的第一颗卫星,其SAR数据在海洋、冰川、火山、地形绘制、地形变监测、森林调查、农业等诸多方面的成功应用,极大地增强了人们对InSAR应用的信心,现在人们已经能够以mm级精度监测地表面变化;为进一步增强ERS的应用效率,1995年ESA发射了SAR系统与ERS-1完全相同的ERS-2卫星,所不同的仅是ERS-2仅以35d重复周期工作。
两颗卫星可以1d或8d的时间间隔对同一区域成像,利用这种所谓前后串接(Tandem)模式开展InSAR研究。
JERS-1是日本的一颗载有光学传感器合成孔雷达的卫星,以能源、森林、农业、海洋、湖泊、沼泽、冰雪等研究为主要目标。
Radarsat是加拿大研制的一颗兼顾商用与科学研究试验的雷达遥感卫星,主要任务是供冰川与海洋信息、勘测可再生资源(如林业与农业)和不可再生资源(如地质)。
加拿大在两年内即将发射的第二颗Radarsat-2卫星将携带一套军事监视系统,2005年内计划发射的Radarsat-3卫星主要任务是增强防务监视能力。
表1已经发射的星载合成孔径雷达卫星发射时间波段/波长(mm) SEASAT ALMAZ-1 ERS-1 ERS-2 JERS-1 Radarsat SIR-C SRTM 1978-06-28 1991-03-31 1991-07-16 1995 1992-02-11 1995-11 1994 2000-02 1 C/ X,C,L C/56 C 24 可调35 35 可变可变可变15~45 800 215 233 800 25~30 25~40 30×30 5~150 500 15~90 广扫描5~5000 C/ L/235 C/ 3,35,168 35 44 23 35 785 568 25 18×18 100 75 23 S/96 定向控制300±10 785 25 100 30×15 2×172 L/235 轨道重复周期(d) 3 中央入射角(。
) 23 800 (m) 25×25 轨道高空间分辨率扫描宽度(km) 100 ENVISAT 2002-03-0航天飞机影像雷达(Shuttle Imaging Radar,SIR)是美国NASA受SEASAT SAR成功鼓舞而实施的星载SAR计划。
SIR-A与SIR-B 按计划分别于1981年与1984年实施。
1994年实施的SIR-C计划是迄今为止惟一的在太空同时获取多波段、多极化的雷达数据。
SIR-C搭载了单极化X波段(3cm)传感器,以及全极化L(24cm)波段与C(6cm)波段传感器。
为进行重复轨道干涉,SIR-C于1994年4月与10月进行了两次飞行。
航天飞机雷达地形测图计划(SRTM)是美国NASA、美国国防制图局(DMA)与德国空间局合作开展的20世纪第一次载人航天飞行雷达地形测图计划,通过装载在“奋进”号航天飞机的雷达和从航天飞机上伸出60m长臂端的另一雷达天线构成干涉雷达系统,经过222h23min的连续工作,完成了北纬60°至南纬56°的地球表面三维地形测绘,获取了前所未有的高精度地形数据。
ENVISAT是欧洲航天局迄今生产的最先进的地球环境观测卫星,携带有10台地球和大气观测仪器,其中包括先进合成孔径雷达(ASAR),它将在未来5年里以每100min绕地球运转一周的速度对整个地球的环境进行观测,向地面即时传回数据供科学家进行研究分析。
三、SAR干涉基本原理图 1 SAR干涉基本原理图如图1,SAR传感器在两个不同位置观测地面某点P,P(x,y,z)点相对于参考平面的高为h=z(x,y)。
假设信号发射的方向垂直于轨道运行方向,根据成像几何,高程h 可简单表达为:h?H?R1cos?(1) θ为雷达视角。
为方便讨论,我们假设两次成像期间地面反射物无任何变化,无大气影响。
我们称两成像点之间的距离B为基线,如图1定义垂直基线(perpendicular)为B⊥,平行基线(parallel)为B‖,水平基线(horizontal)为Bh,方位垂直基线(vertical)为Bv。
通常雷达基线相对于雷达至成像点的距离小得多(B<<R)。
实际上相干处理本身就对基线有要求,太长的基线不可能相干。
可以近似地,R2?B??R1,基线与水平方向夹角为?。
SAR信号经地面单元i反射,接收信号相对于发射信号的相移可以表达为:?i??0?4??Ri(2) φi为地面单元i的相移,它是一个包含许多参数的函数,包括目标类型(点、体散射),它们的介电常数、含水量、结构以及它们的亮度(极化方式、入射角、频率)等。
假设在两个不同的轨道位置对同一地面单元成像时地面单元的特征维持不变,即?01??02,设卫星至地面单元i的距离差R??R1?R2。
?R为参考相位(振幅a≡1),可以得到相位差Φ:???1??2??R??根据式(1),4??B???R(3) d?4?dB?4?????B?(4) d??d??dh?R1sin?(5) d?则高程模糊度(ambiguity)为:dhdhd??R1sin?(6) ???d?d?d?4?B?R1sin??R1sin??????(7) 4?B?4?Bhcos??Bvsin?于是高程h可表达为:h??可以通过迭代求h(先设h=0)。
α、B、H是已知量,斜距差可以根据相应的相位差来求解,理论上可达很高精度(达到子波长级精度)。
如ERS-1/2波长为,理论上可分辨到。
最后可利用式(1)求解高程h而得到数字高程模型(DEM)。
实际上,利用相位差可以生成干涉相位图,整周是模糊的,相位在1~2π之间。
因此必须利用相位解缠(Phase Unwrapping)求解相位整周数。
基线数据B和α的确定也是求解地面高程的关键,精密的地面控制点对于DEM的精度非常重要,通常使用的方法是在地面安装角反射器,可有效改善InSAR精度。
地球表面并非平面,曲率本身就会造成干涉条纹,实际上总相位差Φ中包含两个部分:高差相位Φh 与地平相位ΦR。
即???h??R。
?R??4??B?。
于地平相位的存在,增加了相位解缠与噪声抑制的难度,数据处理时应该去掉。
通常是在配准、形成干涉图后,从相位图中直接减去地平相位。
去掉的地平相位在相位解缠后应加回到非模糊相位图中。
四、InSAR监测变形的基本原理SAR差分干涉原理(D-InSAR)的几何示意图见图2,轨道方向向里,即该图表示距离向平面图,所有角度按逆时针方向定义。
地面点P位于椭球面高度h,P 0为P在椭球面的投影(即h=0),相应的侧视角为θ0;???0???。
假设1与2这对影像地面无任何形变,无大气影响,无任何误差,称之为地形对(topo-pair);而1与3之间存在地形变,称之为形变对(defo-pair)。
对于地形对,基线的垂直与水平分量分别为B?0?Bcos??0???;B?0?Bsin??0???,干涉相位为?=-???4??B?,改正到椭球面:4???B?B?(8) ??0对于形变对,假设在雷达视线方向(距离)形变量为△r,可表达为?r??形变△r引起的相位。
形变对的干涉相位为:???r,??r为4??’?? 4???B??r?(9) ’?根据图2所示D-InSAR几何,我们不难导出形变△r引起的??r:’B???r???0?(10) B?0’ 图2 D-InSAR监测变形原理这是利用3幅单视复图像数据提取地形变量的一个非常重要的公式,通过两幅干涉图垂直基线之比,便能提取地形变干涉条纹,无需解算θ值。
要注意前面的假设,地形对无任何形变。
如果研究区域已有足够高精度的DEM,??r可通过DEM数据、SAR成像几何和轨道数据模拟合成,能直接从2幅单视复图像提取地形变信息。