第六章 InSAR生成数字高程模型

沿海地区DInSAR形变探测_精度与可应用性分析

图 2 香港新机场 315 天内 DInSAR 沉降结果
图 1 香港新机场 ERS22 SAR 图像
由于该机场平台相当平坦且有香港地政署提供的数字高程模型 (高程精度为 1 m) 可利用 ,因而两轨差分干涉方法被采用。首先将 2 幅 SAR 图像数据作空间配准且将一幅影像取样到另一幅影像空间 ,再将对应像素作复数共扼相乘 ,则得到初始干涉相位图 ;差分处理的焦点集中在机场区域 ,利用机场
干涉对参数时间间隔/ 天
315
1
175
B ⊥/ m 481. 5 147. 0 20. 0
用途说明沉降 D EM
地震形变
2. 香港新机场地表沉降香港新机场位于大屿山北部 ,于 1998 年 7 月启
用 ,它建立在一个人工岛上 ,总面积为 12. 48 km2 , 75 %为填海地基 , 25 % 为开挖平整 2 个小岛所得[1 , 2 ] 。机场管理局一直在使用常规地面水准测量方法来监测填海地基的稳定性 ,然而受空间分辨率限制 ,机场平台细节的沉降分布却难以得到。使用 ERS22 卫星分别于 1998 年 12 月 29 日和 1999 年 11 月 9 日在香港上空重复通过获取的 2 幅 C 波段 SAR 影像 ( B ⊥ = 481. 5 m) 进行干涉分析 (见表 1) , 试图探测机场平台在这 315 天所累积的沉降分布。图 1 显示了覆盖机场的雷达灰度影像 ,根据香港地政署提供的数字地图 ,被削平的 2 个小岛 (榄洲和赤腊角) 轮廓和位置被标识出来 ,28 个水准点的位置 (由机场管理局提供) 也一并标示在此图像上。
已有的数字高程模型、卫星轨道数据和雷达系统参数计算地形相位 ,再从初始干涉相位图中扣除地形的影响 ,从而得到残余的干涉相位 ,再经相位解缠 , 计算斜距向位移且投影到竖直方向逐像素计算沉降量[1 ,2 ] 。图 2 给出了所得到的机场沉降分布图 ( H K80 格网坐标系) 。

PS_InSAR技术及其在地表沉降中的应用

2010 NO.19SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION高　新　技　术InSAR(Interferometric synthetic ap-erture radar,InSAR)结合了合成孔径雷达成像技术和干涉测量技术,利用传感器的系统参数和成像几何关系等精确测量地表某一点的三维空间位置及微小变化的测绘技术。

合成孔径雷达差分干涉测量技术(DInSAR)是以合成孔径雷达复数影像的相位信息获取地表变化信息的技术,是InSAR 技术应用的一个拓展。

在实际应用中,相干雷达波由于在传递的过程中受大气效应影响,以及地表变化造成的时间去相关和长基线引起的空间去相关,严重地制约常规DInSAR在区域地表形变监测方面的应用,尤其对于地表沉降这种缓慢累积形变监测来说,时间失相关问题更为突出。

为了克服常规DInSAR的局限性,近年来国际上少研究者提出了基于部分相位稳定的雷达散射目标,即永久散射体(PS)进行差分干涉相位处理达到监测区域地表形变的目的,这种方法被称为永久散射体差分干涉测量技术(P S-I n S A R),是对传统的I n S A R和D-InSAR技术的扩展应用,可以突破时间、空间失相关和大气延迟的影响,可以提高数据的利用率,提取长时间、大范围的地表形变信息。

1 PS-InSAR技术1.1PS-InSAR的基本原理PSInSAR技术的基本原理就是利用多景同一地区的SAR影像,影像数目根据图像相干性情况而定,一般数目要大于20幅。

通过统计分析所有影像的幅度信息或者相位信息,找出不受时间、空间和大气效应影响的永久散射体。

然后利用选择的PS点建立关于变形和相位差的函数关系,而在PS 点上地形数据误差和大气延迟误差等通过外部数据或者相关的处理方法而被分离,从而可以获得PS点上地表形变信息。

由于选取的PS点在一段时间内具有很好的稳定性,可以通过这些稳定点内插出其他低信噪比点的形变信息,获取该地区的形变信息。

InSAR技术在超高层建筑变形监测的应用研究

- 70 -第39卷InSAR 技术在超高层建筑变形监测的应用研究李瑞峰1，2，常　乐1，2，秦　海1，2（1.中国建筑科学研究院有限公司，北京 100013；2.国家建筑工程技术研究中心，北京 100013）【摘要】干涉雷达（InSAR ）指采用干涉测量技术的合成孔径雷达。

InSAR 技术利用雷达向目标区域发射微波，再接收目标反射的回波，依据相位变化信息测量目标点的微小位移，精度可达毫米量级，可用于数字高程模型建立、变形监测等。

采用 InSAR 技术对某超高层建筑进行变形监测，可以监测到建筑的微小变形，以便发现异常变形可以及时进行分析、研究、采取措施、加以处理，防止事故的发生，确保施工和建筑物的安全；通过对建筑物的变形进行分析研究，还可以检验设计和施工是否合理、反馈施工的质量，并为今后的修改和制订设计方法、规范以及施工方案等提供依据，从而减少工程灾害、提高抗灾能力。

【关键词】超高层建筑；InSAR ；变形监测；干涉雷达【中图分类号】 TU196+.1 【文献标志码】 A 【文章编号】 1671－3702（2021）04－0070－040　引言随着社会的进步和经济的快速发展，各个城市不断建设超高层建筑作为地标建筑，超高层复杂的结构体系和施工工艺给施工带来了巨大的挑战。

施工期间超高层建筑荷载不断增加和外部环境的影响，导致超高层建筑变形增大，为保证施工的顺利进行和结构的安全，有必要对超高层建筑进行变形监测。

InSAR 技术对超高层建筑进行变形监测，具有大范围、高密度、强时效性、对大气和季节的影响不敏感等优点。

施工过程中，对结构的关键部位进行变形监测，当超高层结构在施工过程中出现超规范的变形情况发出预警，及基金项目：国家重点研发计划资助（2017YFC0806100）作者简介：李瑞峰，男，工程师，研究方向为结构检测及监测。

Application of InSAR Technology in Deformation Monitoring of Super High Rise BuildingsLI Ruifeng 1，2，CHANG Le 1，2，QIN Hai 1，2（1.China Academy of Building Research ，Beijing 100013，China ；2.National Center for Quality Supervision and Test of Building Engineering ，Beijing 100013，China ） Abstract ：Interferometric Radar （InSAR） refers to the synthetic aperture radar （SAR） using interferometry technology. InSAR technology uses radar to transmit microwave to the target area，and then receives the echo reflected by the target. According to the phase change information，the micro displacement of the target point can be measured with the accuracy of millimeter level，which can be used for the establishment of digital elevation model，deformation monitoring，etc. Using InSAR technology to monitor the deformation of a super high-rise building can monitor the small deformation of the building，so that abnormal deformation can be timely analyzed，studied，taken measures and dealt with，it can prevent accidents and ensure the safety of construction and buildings. Through the analysis and Research on the deformation of buildings，it can also check whether the design and construction are reasonable and feedback The quality of construction provides the basis for future modification and formulation of design methods，specifications and construction schemes，so as to reduce engineering disasters and improve the ability to resist disasters. Keywords ：super high rise building；InSAR；deformation monitoring；interferometric radar- 71 -第4期时发现安全隐患，对保障超高层结构安全和施工顺利进行具有重要意义［1-6］。

基于哨兵—1A数据的D—InSAR地表沉降监测研究

基于哨兵—1A数据的D—InSAR地表沉降监测研究作者：曹强侯岳马海涛来源：《河南科技》2018年第16期摘要：本文采用D-InSAR技术对试验区范围内收集的3期哨兵-1A数据进行处理，获取地表沉降区域。

试验结果与采矿区分布位置相吻合，表明哨兵-1A数据在大范围地表沉降监测中是切实可行的，能使工作人员全面、及时、快速掌握大范围地表形变状况，有效降低监测成本。

关键词：D-InSAR；哨兵-1A；地表沉降监测中图分类号：P642.26 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）16-0125-02Research on Surface Subsidence Monitoring ofD-InSARBased by Sentinel -1A DataCAO Qiang1 HOUYue2 MA Haitao3Abstract：In this paper， the D-InSAR technology was used to process the 3 phase sentinel -1A data collected in the experimental area， and the surface subsidence area was obtained. The results ofthe experiment coincided with the distribution of the mining area， which showed that the sentinel -1A data was feasible in the large-scale surface subsidence monitoring. It could make the staff fully，promptly and quickly grasp the large scale surface deformation condition and effectively reduce the monitoring cost.Keywords：D-InSAR；Sentinel-1A；surface subsidence monitoring1 研究背景哨兵1号卫星是欧洲太空局哥白尼计划（GMES）中的地球观测卫星，于2014年4月3日发射升空，搭载有C波段合成孔径雷达，能为区域性地表形变监测免费提供5m×20m干涉宽幅模式（Interferometric Wide Swath，IW）数据。

EarthView InSAR软件提取DEM的应用

ｕｉｇｔｅＥＲＳ１Ｓｓｎｈ－ＡＲａａｉｓｃｅｓｕｌｂａｎｄｄｇｔｌｅｅａｉｎｍｏｅｆＳｈｆｅｖｌ，ｅｅ，ｎ — ｄｔ，ｔｕｃｓｆｌｏｔｉｅｉｉａｌｖｔｏｄｌｏｃｅｆｒｉｅＱｕｂｃＣａａｙｌ
ｄ．ａ
ＫｅｒｓＩＳｙｗｏｄ：ｎＡＲ；ＤＥＭ；ｒｈｉｗｎＡＲ；ａａｐｏｅｓｎＥａｔＶｅＩＳｄｔｒｃｓｉｇ
合成孔径雷达干涉测量技术（ｙｔｅｃＡｅ— Ｓｎｈｔｐｒｉ
ｔｒｄｒｎｅｆｒｍｅｒ）生于２纪６ｕｅＲａａｔｒｅｏｔｙ诞Ｉ０世０年代末，一门根据复雷达图像的相位数据，是提取地面目标三维空间信息的技术，基本思想［是：用两其】利
一
１影像数据进行处理，成功获取该地区的数字高程模型。
关键词：合成孔径雷达干涉测量；数字高程模型；ａｔＶｉｎＡ数据处理ＥｒｅＩＳＲ；ｈｗ中图分类号：２７Ｐ３文献标识码：Ａ文章编号：０６７４（０００ —０５０１０ —９９２１）１０６—３
｛ｒｇａ，涉纹图中的相位值即为两次成像的相ｅｏｒｍ）干
位差测量值，根据两次成像相位差与地面目标的三
维空间位置间存在的几何关系，用飞行轨道的参利
ＥｒＶｉｗＩＳａｔｅｎＡＲ软件是加拿大Ａｔｎｉ研ｈｌｔａｓ

基于卫星实景三维和InSAR技术的地质灾

基于卫星实景三维和InSAR技术的地质灾害隐患识别监测文|涂宽郑健马卫胜文强二十一世纪空间技术应用股份有限公司摘要：我国地质灾害频发，地质灾害隐患识别对提高地质灾害防治业务能力、保护人民的生命财产安全具有重要意义。

光学卫星遥感图像可判读性强、信息量丰富，被广泛运用在地质灾害隐患早期识别工作中。

甚高—高分辨率卫星立体三维产品能为地质灾害易发区的三维重建提供数据基础，实现从二维图像到三维数据体的提升，大大提高卫星遥感地质灾害隐患识别和监测能力。

本文结合北京系列卫星甚高—高分辨率卫星实景三维产品和星载合成孔径雷达差分干涉测量技术（InSAR），论述综合遥感技术在地质灾害调查和监测中的应用，通过开展地质灾害隐患早期识别，为地方地质灾害防治及突发地质灾害应急响应工作提供参考。

一、前言地质灾害是由于地质运动或人类工程活动，引发危害人类生命财产安全、破坏自然资源环境的现象或过程。

常见的地质灾害包括滑坡、崩塌、泥石流、塌陷、地裂缝等。

中国幅员辽阔，地形地貌和地质构造复杂，崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害具有高隐蔽性、强突发性的特点。

开展地质灾害隐患的早期识别工作，对地质灾害监测预警、灾害风险区把控、防灾减灾工作有着重要的指导意义。

2020年我国开展了首轮“国家级”大规模地灾隐患综合遥感识别工作，经过充分论证与应用实践，确立了综合应用空天地多源遥感观测技术，以“形态、形变、形势”为识别内容的重大隐蔽性地灾隐患早期识别技术思路，形成了包括专题信息提取、隐患特征识别、野外核查验证的业务流程，丰富了地灾调查评价业务工作方式[1]。

高分辨率光学遥感影像具有要素清晰、形象直观等特点，广泛应用于地质灾害隐患识别领域。

基于多源多时相的甚高—高分辨率光学遥感影像，动态监测分析地面目标的光谱、纹理等信息差异，识别地质灾害隐患。

合成孔径雷达干涉测量技术（interferometric synthetic aperture radar, InSAR）[3]利用合成孔径雷达卫星（synthetic aperture radar, SAR）在同一地区获取重复轨道上两景或多景影像进行干涉处理获取地表形变信息。

星载多基线InSAR理想相位图的快速仿真方法

中图分类号：ＴＮ９５９．３
文献标识码：Ａ
文章编号：１００９ — ５８９６（２０１４）０３ — ０５７１ — ０６
ＤＯＩ：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．Ｉ１４６．２０１３．００６０４
Ｂｙｔａｋｉｎｇａｄｖａｎｔａｇｅｏｆｆｏｒｗａｒｄｇｅｏｃｏｄｉｎｇ，ｔｈｅｍａｔｃｈｏｆＤＥＭｍｏｄｅｌｕｎｄｅｒｓｔｒｉｃｔｓｐａｃｅｂｏｒｎｅＩｎＳＡＲｇｅｏｍｅｔｒｙｉｓ
ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎａｎｄｈｙｂｒｉｄｉｔｅｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｏｒｙａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｅｉｃｆｉｅｎｃｙｗｉｔｈｅｎｏｕｇｈｐｈｓｅａａｃｃｕｒａｃｙ，ａｓｗｅｌｌａｓｂｅｔｔｅｒｉｔｅｒａｔｉｏｎｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅｐｒｏｐｅｒｔｙｆｏｒｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄＤＥＭｍｏｄｅ１．Ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔｌｙ，ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｉｓｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｅｉｃｆｉｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｓｐａｃｅｂｏｒｎｅｍｕｌｔｉ — ｂｓｅａｌｉｎｅＩｎＳＡＲｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃｐｈｓｅａｆｏｒｌａｒｇｅａｎｄｒｕｇｇｅｄｔｅｒｒａｉｎ．

InSAR图像相位解缠的最小费用流法及其改进算法研究

InSAR图像相位解缠的最小费用流法及其改进算法研究蒋廷臣1，2，焦明连1，史建青1，王秀萍1（1．淮海工学院测绘工程学院,江苏连云港222001；2．武汉大学卫星导航定位技术研究中心，武汉430079）摘要：最小费用流法是基于网络流的相位解缠方法，解决了许多解缠方法无法消除相位噪声对高相干区域影响的问题，在此基础上，本文针对该方法解缠时速度较慢和对计算机性能要求较高的缺点而提出改进算法，即将干涉图像分为若干子区域分别进行处理，再利用基于Contourlet变换的超小波方法进行融合处理，最后用算例进行了验证，结果表明最小费用流法及其改进算法是一个较好的解缠方法。

关键词：干涉测量相位解缠最小费用流法分块算法小波融合一、前言随着测绘新技术新理论的发展，现代大地测量范畴得到了较大拓宽，现在，合成孔径雷达干涉测量(Interferometry Synthetic Aperture Radar—InSAR)已成为其分支学科。

合成孔径雷达干涉测量 ( InSAR)利用合成孔径雷达数据的相位信息提取地面三维信息，主要用于测量地面的高程和监测其变形。

随着COSMOS和terraSAR卫星的发射成功，该技术日益受到各国政府部门以及科学工作者的重视。

在InSAR数据处理过程中，相位解缠是合成孔径雷达干涉测量的关键流程，它的准确性直接影响到 InSAR生成的数字高程模型的精确性。

现在所有的解缠方法都是基于这样的假设，即φ差的绝对值小于π。

解缠后的真实相位是平滑且变化缓慢，同时图像各相邻像素的干涉相位但是，雷达阴影、去相关等因素引起的噪声和伪信号往往造成相位数据不连续，给相位解缠带来极大的困难，目前大部分算法都无法圆满地解决这些问题 ,解缠的结果常常会有较大的误差，由此得到的数字高程模型就会与实际情况存在较大的差别。

如何能够从质量较差的数据当中提取有用的信息，而忽略噪声对解缠过程的影响，成为一个急待解决的问题。

基于上述，本文根据统一的解缠数学模型和网络优化原理，阐述了最小费用流法法的相位解缠方法，并针对该方法解缠时速度较慢而提出分块算法，将整幅图像分为若干子区域分别进行处理 ,再利用超小波方法进行融合处理，从而得到较理想的解缠效果，同时利用算例进行了比较分析，较好地解决了上述问题。

小波变换和加权圆周期中值算法的InSAR干涉纹图除噪

＿息。
Ａ
曩ｌｌｌ
ｃ：ｎｄｔｌｄｎｉｎｉｅｅｍｅｉｐａｅｒｇ—ｉｅｅｇａｄｎｉｎｅ￣ｏｌｌｃａｔｏｉｏｎｒｒｔｃｈｓｆｎｅｎｒｒｒｅｏｉｍｔｆｎＡｅｅｓｇｆｔｆｏｒｌｉｔｆｏｍｓｇｈＳＲ．
ｍ）和９ｍ的高精度数字地图。这样０通过将干涉测量技术与传统ＳＲＡ技术结合而形成段垂直精度为６其军事意义以及对经济建设的意的干涉合成孔径雷达（ｎＡ：ｌｔｆｏｅｙｙｔｔ高精度的数字地图，ＩＳＲｎｒｒｔｎｅｃｅｅｍｒＳｈｉ
Ａｅｔｒａａ）ｐｒｅＲｄｒ，通过两副天线同时观测或通过一副ｕ天线两次平行观测，获取地面同一景观的复图像对义是不言而喻的。
ｅ种主动式高分辨率空间微波遥感成像雷达，具有全左右，地壳表面变化的测量精度可达ｌｍ。
天时、全天候、高分辨率成像的能力，而且作用距离
远，成像范围大，能够穿透植被和地表层，解决了光地震、地质灾害监测领域，前不久美国航天局和德国
刘实毛建旭湖南大学电气与信息工程学院（沙４０８）长１０２
＿摘要：针对ＩＳＲ中干涉相位条纹图的除噪滤波，ｎＡ提出了一种基于小波变换和加权圆周期中值算法的干０涉纹鼹徐噪方法，了该方法的设计思想和具体算法实现步骤。实验结果证明该方法不仅有效地抑制了于阐述
的复图像对进行处理并生成高精度的数字高程模型（ＥＤＭｏ具体的步骤包括：复图像配准；干涉纹图生成；干涉纹图噪声抑制；相位解缠；数字高程模型重

Insar处理过程及原理详解

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选取成像时间居中的影像为主影像，其余为从影像
例：2009.06.23的影像为主影像，其余为从影像，目的是为了降低影像配准时时间上可能产生的影响
影像数据参数说明
80272-80264 = 8s 29795*0.00026849613s=7.999842s ≈ 8s
影像数据参数说明
轨道点个数
轨道数据
影像数据参数说明
1 2 3 Track 1 1 2 3 4 5 6 7 8 (Xs, Ys, Zs), (Vxs,Vys, Vzs)
4
5 6 7 (X , Y , Z ), (V ,V , V ) m m m xm ym zm 8 9 10 11 12 11 12 (Xp, Yp, Zp) 10
2009062320090930.coffsets
偏移量多项式系数估计
△R 1= a0+a1R12+a2C12+a3R1+a4C1+a5R1C1 △C1= b0+b1R12+b2C12+b3R1+b4C1+b5R1C1 △R 2= a0+a1R22+a2C22+a3R2+a4C2+a5R2C2 △C2= b0+b1R22+b2C22+b3R2+b4C2+b5R2C2 。。。 a0 a1 a2 a3 a4 a5 b0 b1 b2 b3 b4 b5
( X p X s (t ))2 (Yp Ys (t ))2 ( Z p Z s (t ))2
min
基于轨道信息的粗配准
Gamma 执行操作语句： init_offset_orbit 例：输入数据—20090623.slc.par及 20090930.slc.par 输出数据—20090623-20090930.off