InSAR干涉测量解读
insar的原理与应用领域
INSAR的原理与应用领域1. 引言合成孔径雷达干涉测量（Interferometric Synthetic Aperture Radar, INSAR）作为一种重要的遥感技术，具有高分辨率、全天候、全天时等优势，被广泛应用于地表形变、地震监测、冰川变化等领域。
本文将介绍INSAR的原理及其在不同应用领域的应用情况。
2. INSAR的原理INSAR利用雷达观测到的两次干涉图像，通过对比两幅图像的相位差，可以得到地表的形变和变化信息。
INSAR主要包括两个步骤：干涉图像生成和相位解缠。
2.1 干涉图像生成干涉图像生成是指通过两次雷达观测得到的相干图像，计算出相位差的过程。
这可以通过两种方式实现：•单频干涉：使用单个频率的雷达信号进行干涉处理，产生干涉图像。
这种方法简单、成本低，但信噪比较低。
•多频干涉：利用多个频率的雷达信号进行干涉处理，根据不同频率的相干图像计算出相位差，从而生成干涉图像。
这种方法可以提高信噪比，获得更高精度的结果。
2.2 相位解缠相位解缠是指将干涉图像中的相位差转换为地表形变或其他变化量的过程。
由于干涉图像中的相位差通常是在2π范围内变化的，需要进行相位解缠才能得到实际的形变或变化信息。
相位解缠是INSAR中的一个重要挑战，需要使用不同的解缠算法进行处理。
3. INSAR的应用领域INSAR技术在地球科学研究和应用中有着广泛的应用，下面将介绍其在地表形变监测、地震监测和冰川变化等领域的应用情况。
3.1 地表形变监测INSAR技术可以精确测量地表的形变，能够捕捉到毫米级的变化。
它被广泛应用于地质灾害的监测和预警，如地震、火山活动、岩溶塌陷等。
同时，INSAR还可以用于监测沉降、隆起、地下水抽取引起的地表变化，具有重要的地质工程和地下水管理价值。
3.2 地震监测地震是地球上常见的自然现象，INSAR技术可以提供高精度的地震监测能力。
通过不同时间的雷达观测，可以实时监测地震引起的地表位移，为地震研究和预警提供重要数据。
合成孔径雷达干涉测量概述
合成孔径雷达⼲涉测量概述合成孔径雷达⼲涉测量（InSAR）简述摘要：本⽂主要介绍了合成孔径雷达⼲涉测量技术的发展简史、基本原理、及其3种基本模式，并且对其数据处理的基本步骤进⾏了概述。
最后，还讲述合成孔径雷达⼲涉测量的主要应⽤，并对其未来发展进⾏了展望。
关键字：合成孔径雷达合成孔径雷达⼲涉测量微波遥感影像1.发展简史合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）是⼀种⾼分辨率的⼆维成像雷达。
它作为⼀种全新的对地观测技术，近20年来获得了巨⼤的发展，现已逐渐成为⼀种不可缺少的遥感⼿段。
与传统的可见光、红外遥感技术相⽐，SAR 具有许多优越性，它属于微波遥感的范畴，可以穿透云层和甚⾄在⼀定程度上穿透⾬区，⽽且具有不依赖于太阳作为照射源的特点，使其具有全天候、全天时的观测能⼒，这是其它任何遥感⼿段所不能⽐拟的；微波遥感还能在⼀定程度上穿透植被，可以提供可见光、红外遥感所得不到的某些新信息。
随着SAR 遥感技术的不断发展与完善，它已经被成功应⽤于地质、⽔⽂、海洋、测绘、环境监测、农业、林业、⽓象、军事等领域。
L. C. Graham 于1974 年最先提出了合成孔径雷达⼲涉测量（InSAR ）三维成像的概念，并⽤于⾦星测量和⽉球观察。
后来Zebker、G. Fornaro及A. Pepe 等做出了进⼀步的研究,以解决InSAR 处理系统中有关基线估计、SAR 图像配准、相位解缠及DEM ⽣成等⽅⾯的问题。
⾃1991 年7 ⽉欧空局发射载有C 波段SAR 的卫星ERS- 1 以来，极⼤地促进了有关星载SAR 的InSAR 技术研究与应⽤。
由于有了优质易得的InSAR 数据源，⼤批欧洲研究者加⼊到这个领域，亚洲（主要是⽇本）的⼀些研究者也开展了这⽅⾯的研究。
⽇本于1992 年2 ⽉发射了JERS- 1，加拿⼤于1995 年初发射了RADARSAT，特别是1995 年ERS- 2 发射后，ERS- 1 和ERS- 2 的串联运⾏极⼤地扩展了利⽤星载SAR ⼲涉的机会，为InSAR 技术的研究提供了数据保证。
InSAR技术基本原理及其数据处理流程
关键词介绍
1、InSAR：干涉合成孔径雷达，一种利用卫星雷达数据进行地形测量和地表 形变监测的技术。
2、干涉测量：利用两束或多束雷达信号之间的相位差进行地形或地表形变 测量的方法。
3、地形测量：使用各种测量技术对地球表面进行测绘，生成地形图或其他 地形数据。
4、卫星定位：利用卫星导航系统确定地球上某点的位置坐标。
数字图像处理的基本步骤包括图像数字化、特征提取和模式识别等。
1、图像数字化
图像数字化是将现实世界的图像转换为数字信号的过程。在数字图像处理中， 首先要将图像通过相机、扫描仪等设备进行数字化，将其转换为计算机能够处理 的数字信号。
2、特征提取
特征提取是从数字化图像中提取出有用的特征信息的过程。这些特征可能包 括颜色、纹理、形状等，它们对于后续的模式识别和决策具有重要意义。
InSAR技术基本原理及其数据 处理流程
01 引言
03 参考内容
目录
02 关键词介绍
引言
InSAR，即干涉合成孔径雷达，是一种利用卫星雷达数据进行地形测量和地 表形变监测的技术。近年来，InSAR技术在地球科学、水文学、气象学等领域的 应用不断扩大。本次演示将介绍InSAR技术的基本原理及其数据处理流程，希望 帮助读者更好地理解这一技术。
2、车牌识别
车牌识别是数字图像处理技术在智能交通领域的应用。它通过计算机对输入 的车牌图像进行处理和分析，提取出车牌号码等信息，从而实现车辆的自动管理。 车牌识别技术广泛应用于停车场、高速公路收费站等场所，提高交通效率和管理 水平。
3.遥感影像处理
遥感影像处理是数字图像处理技术在地理信息科学领域的应用。它通过高分 辨率卫星影像等遥感数据，提取出地物的空间位置、形状、纹理等信息，从而为 土地资源调查、城市规划等领域提供数据支持。遥感影像处理技术广泛应用于地 理信息科学领域，为社会发展提供重要的数据支撑和技术保障。
InSAR干涉测量解析
二、InSAR基本原理及过程
二、InSAR基本原理及过程
真实孔径雷达向侧方发射由实际天线决定波束宽 度的脉冲电磁波，然后接收从目标返回的后向散射波。
目标的位置在距离向是反射脉冲返回先后排列记 录成像；在方位向则通过平台的前进，按平台行进的 时序成像。
二、InSAR基本原理及过程
InSAR
合成孔径雷达是在真实孔径侧视雷达的基础上发展起来 的一种高分辨率雷达。它在距离向上采用脉冲压缩技术来获取 高分辨率；在方位向采用合成孔径技术，不仅可以利用较短的 天线来获取高分辨率影像，而且克服了航高对方位向分辨率的 影响，极大地扩展了测试雷达的应用领域。
InSAR干涉测量
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一、InSAR概述 二、InSAR基本原理及过程 三、InSAR在摄影测量与遥感中的应用
一、InSAR概述
一、InSAR概述
InSAR
合成孔径雷达干涉测量技术（INSAR，Interferometric Synthetic Aperture Radar）是利用雷达成像传感器获取被测对象 具有相干性的复数图像信息，并通过图像配准、干涉图滤波、相位 解缠、基线估计、相位高程转换等处理环节，由干涉相位反演地形 信息或者形变信息的理论和技术。
三、InSAR在摄影测量与遥感中的应用
InSAR生成DEM——SRTM
SRTM系统获取的雷达影 像的数据量约9.8万亿字节，经 过两年多的数据处理，制成了 数字地形高程模型（DEM）。 SRTM产品2003年开始公开发 布，经历多修订，目前最新的 版本为V4.1版本。
三、InSAR在摄影测量与遥感中的应用
干涉图计算：根据匹配模型，对辅影像的复数值（包括振幅和相位）进行 重采样，并逐点把主影像的复数值和辅影像的复共轭相乘，计算出干涉相 位，该相位值为相位差的主值，并在[-π，π)区间内。
INSAR复习资料
一、概论1、合成孔径雷达干涉测量技术（INSAR）：利用雷达成像传感器获取被测对象具有相干性的复数图像信息，并通过图像配准、干涉图滤波、相位解缠、基线估算、相位高程转换等处理环节，由干涉相位反演地形信息或形变信息的理论和技术。
2、INSAR技术的应用：地形测绘、城市目标显示和城市形态分析、海洋表面状态监测、极地冰况监测（冰川研究）、农业和资源调查、地表变形监测等。
二、合成孔径雷达遥感基础3、平行于飞行方向，也就是沿航线方向上的分辨率称为方位向分辨率。
斜距：雷达到目标的距离方向，雷达探测斜距方向的回波信号。
地距：将斜距投影到地球表面，是地面物体间的真实距离。
4、SAR成像几何的参数：（1）入射角θ：雷达入射波束与当地大地水准面垂线的夹角。
局部入射角θ1：雷达入射波束与地面散射表面法线之间的夹角。
（2）视角φ：天线朝地面的垂直方向与天线朝入射点方向的夹角。
（3)俯角θd：天线沿水平方向与天线朝入射点的方向之间的夹角。
5、SAR影像的主要特性：（1）斑点噪声（2）多视处理（3）穿透性（4）具有几何特征由两个或两个以上频率相同、振动方向相同、相位差恒定的相干电磁波在空间叠加时，合成振幅为各个波的振幅的矢量和。
因此，会出现交叠区某些地方振动加强，某些地方振动减弱或完全抵消的现象，称之为干涉。
6、侧视成像的几何特征：阴影、透视收缩、顶底倒置透视收缩：到达斜面顶部的斜距与到达底部的斜距之差△R往往比地距之差（即水平距离之差）△X要小，在影像中斜面的长度被缩短了，这种现象称为透视收缩。
顶底倒置：从底部返回的信号先于顶部的信号部，相互位置互换，称为顶底倒置。
阴影：当雷达波束照射到有起伏的地面时，斜面的背后往往存在电磁波不能到达的区域，传感器也接受不到后向散射信号。
在影像中表现的亮度很低，称为阴影。
三、雷达干涉测量概述1、INSAR的基本原理：通过两幅天线同时观测（单轨道双天线模式），或两次平行的观测（单天线重复轨道模式），获得同一区域的重复观测数据，即单视复数（SLC）影像对；由于两副天线和观测目标之间的几何关系，同一目标对应的两个回波信号之间产生了相位差，由此得到的相位差影像通常称为干涉图，再结合观测平台的轨道参数和传感器参数等可以获得高精度、高分辨率的地面高程信息。
INSAR测量原理
INSAR测量原理
INSAR（Interferometric Synthetic Aperture Radar）即干涉合成孔径雷达，是一种用于测量地球表面形变的遥感技术。
INSAR利用雷达波束向地表发射电磁波，然后接收波回波。
通过对接收到的波形进行相位差分析，可以推断出地表形变的精细信息。
INSAR测量原理可以分为以下几个步骤：
1.发射和接收：
2.解调和配准：
主天线发射的雷达波束在与地表交互后，将回波接收到从天线。
解调过程中，从天线接收到的回波信号将与主天线发射的脉冲信号进行相乘，从而形成雷达幅度图像。
因为雷达波束是合成孔径的，所以得到的幅度图像具有很好的分辨率。
3.干涉形成：
使用两个INSAR雷达系统（主天线和从天线）同时记录地表的回波，可以将两个雷达数据进行干涉，以形成干涉图像。
干涉图像是由两个雷达数据的幅度和相位组成的图像。
其中，相位是非常重要的信息，可以用来提取地表形变的细节。
4.相位差分：
通过将两个雷达系统的干涉图像进行相位差分，可以得到一个新的图像，称为相位差分图像。
这个图像反映了地表形变的细微变化。
相位差分图像中的每个像素值都表示两个时间点之间的形变。
5.数据处理和解释：
得到相位差分图像后，需要进行复杂的数据处理和解释来提取地表形
变的信息。
首先，要进行相位的去除，去除造成相位差异的大气延迟、卫
星轨道和地表高度变化等因素。
然后，还需要进行数据的滤波、配准和形
变监测。
最后，利用数学模型和地球物理学原理，将形变监测结果与地质、地震学等领域的知识相结合，对地表形变现象进行解释。
雷达干涉测量原理
雷达干涉测量原理
雷达干涉测量（InSAR）是一种基于干涉原理的地面目标测量方法。
在合成孔径雷达成像（SAR）技术中，干涉测量是指将两幅或多幅干涉影像重叠起来，并利用相关技术将它们分离开来。
下面简要介绍 InSAR技术的基本原理。
雷达是一种电磁波，其波长比可见光的波长短得多。
由于波长短，雷达波在大气中传播时所遇到的反射、折射等损耗也很小。
这就使雷达在发射电磁波时，其能量能更集中地传送到地面目标上去，从而提高了雷达在空中发射信号的能量密度，使雷达具有更高的分辨率。
同时，由于它的传播速度较快，从而能缩短测距距离，提高测量精度。
根据干涉测量原理，如果在地面上某一点发射一束雷达波，它穿过空气时的传播速度约为3×108m/s~3×106m/s。
如果地面上某一点存在地面运动目标（例如汽车、飞机等），它发射一束雷达波后将会反射回来。
当这束雷达波和地面上某一点发出的雷达波相遇时，两束雷达波产生干涉（或称干涉），从而获得关于这一点的测量结果。
—— 1 —1 —。
INSAR
合成孔径雷达干涉测量技术干涉合成孔径雷达缩写为INSAR或IFSAR的，是雷达技术用于大地测量学和遥感。
这大地测量方法使用两个或两个以上的合成孔径雷达（SAR）图像变形或表面生成数字高程地图，用在不同的阶段返回到卫星的波[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]或飞机。
该技术有可能超过的天至数年的时间跨度来衡量变形厘米尺度的变化。
它的应用地球物理监测自然灾害，例如地震，火山爆发和山体滑坡，并在结构工程中，在特定的沉降和结构稳定性监测。
干涉图生产使用的ERS-2data从8月13日和1999年9月17日，横跨8月17日伊兹米特地震（土耳其）。
（美国宇航局/喷气推进实验室，加州理工学院）内容[ 1 ]∙ 1 技术o 1.1 合成孔径雷达o 1.2 阶段o 1.3 因素的影响相o 1.4 与InSAR技术难点∙ 2 产生干涉o 2.1 地面SAR干涉（TInSAR）o 2.2 软件o 2.3 数据源∙∙∙∙[ 编辑 ]合成孔径雷达特区幅度图像基拉韦厄（美国航天局/喷气推进实验室，加州理工学院）主要文章：合成孔径雷达合成孔径雷达（SAR）是一种形式的雷达，先进的雷达数据处理用来产生一个非常狭窄的有效梁。
它只能使用相对固定的目标，通过移动工具。
它是一种主动遥感- 天线传送然后被目标反射的辐射，而不是被动遥感，环境照明检测反射。
图像采集自然光照，因此独立和图像可以采取在夜间。
雷达采用的电磁辐射与微波频率，在典型的雷达波长的大气吸收是非常低的，意义的意见并不阻止云层。
[ 编辑 ]相相位差最特区的应用程序使用的回波信号的振幅，而忽略了相位数据。
然而，干涉使用反射辐射的阶段。
由于即将离任的波产生的卫星，被称为相，可以比较的回波信号的相位。
回波的相位取决于地面的距离，因为地面的路径长度和背面将组成一个整体数量的波长，加上一些波长的一小部分。
这是观察作为相位差或在返回波的相移。
卫星（即整个波长数）的总距离是不知道，但可以非常精确地测量波长的额外分数。
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二、InSAR基本原理及过程
二、InSAR基本原理及过程
真实孔径雷达向侧方发射由实际天线决定波束宽 度的脉冲电磁波，然后接收从目标返回的后向散射波。 目标的位置在距离向是反射脉冲返回先后排列记 录成像；在方位向则通过平台的前进，按平台行进的 时序成像。
二、InSAR基本原理及过程
InSAR
合成孔径雷达是在真实孔径侧视雷达的基础上发展起来 的一种高分辨率雷达。它在距离向上采用脉冲压缩技术来获取
一、InSAR概述
InSAR的发展方向
1.组网、编队InSAR 2.高分辨率、大幅宽
3.多极化InSAR
4.双\多（天线）基线InSAR 5.多波段InSAR
6.阵列SAR
7.小型化、轻型化 8.InSAR图像超分辨率
一、InSAR概述
D-InSAR
D-InSAR（Different InSAR，差分干涉）技术是在InSAR的基础上发 展起来的，它以合成孔径雷达复数据提供的相位信息为信息源，可从包含 日标区域地形和形变等信息的一幅或多幅干涉纹图中提取地面目标的微小 形变信息。D-InSAR具有高形变敏感度、高空间分辨率、几乎不受云雨天 气制约和空中遥感等突出的技术优势，因而有人认为它是独特的基于面观 测的空间大地测量新技术，可补充已有的基于点观测的低空间分辨率大地 测量技术如全球定位系统（GPS）、甚长基线干涉（VLBI）和精密水准等， 从而可以揭示出更多的地球物理现象，最终为地球物理学提供一种全新的 动态研究途径。
三、InSAR在摄影测量与遥感中的应用
InSAR生成DEM——SRTM
SRTM(ShuttleRadarTopographyMission)即航天飞机雷达地形 测绘使命。航天地形测绘是指以人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞 机等航天器为工作平台，对地球表面所进行的遥感测量。以往的航 天测绘由于其精度有限，一般只能制作中、小比例尺地图。SRTM则 是美国太空总署（NASA）和国防部国家测绘局（NIMA）以及德国 与意大利航天机构共同合作完成联合测量,由美国发射的“奋进”号 航天飞机上搭载SRTM系统完成。本次测图任务从2000年2月11日开 始至22日结束，共进行了11天总计222小时23分钟的数据采集工作， 获取北纬60度至南纬56度之间总面积超过1.19亿平方公里的雷达影 像数据，覆盖地球80%以上的陆地表面。
R2 R2 B2 2RB cos
R 2 B 2 ( R R) 2 cos 2 RB B R 2 arccos( ) B 2 R 2 RB
R'
R
R
h
P
二、InSAR基本原理及过程
InSAR处理流程
SLC主影像 SLC辅影像 去平地效应
图像粗匹配 预滤波
InSAR干涉测量
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一、InSAR概述 二、InSAR基本原理及过程 三、InSAR在摄影测量与遥感中的应用
一、InSAR概述
一、InSAR概述
InSAR
合成孔径雷达干涉测量技术（INSAR，Interferometric Synthetic Aperture Radar）是利用雷达成像传感器获取被测对象
具有相干性的复数图像信息，并通过图像配准、干涉图滤波、相位
解缠、基线估计、相位高程转换等处理环节，由干涉相位反演地形 信息或者形变信息的理论和技术。
一、InSAR概述
InSAR的特点
1.全天时（能够根据自己的需求发射电磁波） 2.全天候（波长短、穿透能力强）
3.高精度
4.自动化、快速 5.大区域获取DEM能力
三、InSAR在摄影测量与遥感中的应用
雷达遥感干涉测量分为雷达干涉测量和差分干涉测量两 种。雷达干涉测量主要应用于光学遥感图像难以获得的地区进 行地形测量，以建立DEM；而差分干涉测量可用于获得厘米 级的高精度三维形变，可用于DEM修测与精化、地壳变形、 地面沉降、滑坡、火山变形和冰川移动等较大面积的测量，再 用GPS高精度差分方法取得若干监测点的变形值作为控制， 可获得较好的效果。
三、InSAR在摄影测量与遥感中的应用
三、InSAR在摄影测量与遥感中的应用
InSAR的应用
三、InSAR在摄影测量与遥感中的应用
随着InSAR技术的不断发展和完善，其应用领域也在不断 扩大。如今，InSAR技术已在地形测绘、城市目标显示和城市 形态分析、海洋表面状态检测、极地状况检测、农业和资源调 查、地表变形检测等领域发挥越来越大的作用、
质量图计算
干涉图滤波
残差点统计
相位解缠
图像精匹配
干涉图
基线估计
DEM重建、正射影像制作
二、InSAR基本原理及过程
复影像匹配：对于SAR单视复影像，需要进行影像匹配，是同一地面点在 两幅SAR影像中的像点对应起来。 干涉图计算：根据匹配模型，对辅影像的复数值（包括振幅和相位）进行 重采样，并逐点把主影像的复数值和辅影像的复共轭相乘，计算出干涉相 位，该相位值为相位差的主值，并在[-π，π)区间内。 干涉图滤波：包括干涉图生成前的预滤波和干涉图滤波两部分。预滤波是 针对主辅影像进行的，干涉图滤波是针对干涉图进行的。它们的共同目的 是对干涉图进行去噪处理，以减小相位解缠的难度。
二、InSAR基本原理及过程
去平地效应：平地效应指平地相位在干涉条纹中所表现出来的随距离和方位的 变化而成的周期性变化的现象。
相位解缠：干涉图中的干涉相位为相位差的主值，为了获取地面高程信息，必 须解相位模糊，求出相位差的真值。相位解缠被认为是干涉处理的又一难点， 其方法很多。 基线估计：在InSAR中，天线的基线长度和基线与水平方向的夹角是必不可少 的重要参数。基线估计对最后高程的影响很大，通常由于基线估计的不精确性 会在最后生成的DEM中产生明显的“斜坡”效应。主要采用的方法是根据星历 参数进行估计，或者用一定数量的地面控制点根据SAR图像的构像模型，解算 轨道参数来估计基线。
高分辨率；在方位向采用合成孔径技术，不仅可以利用较短的
天线来获取高分辨率影像，而且克服了航高对方位向分辨率的 影响，极大地扩展了测试雷达的应用领域。
二、InSAR基本原H R cos
A2
B
A1
R
90
在三角形 A1 A2 P中