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1、------------------------------------------------------------------------------------------------合成孔径雷达SAR及其在地质和地震研究中的应用 第23卷 第1期 2003年1月地 震EARTHQUAKE.23,No.1 VolJan.,2003 合成孔径雷达(SAR)及其在地质和地震研究中的应用Ξ陈立泽,申旭辉,田勤俭(中国地震局分析预报中心,北京 100036)摘要:在遥感技术广泛应用的今天,合成孔径雷达(SAR)因其具有全天时、全天候成像能力及对地物有一定
2、穿透力等独特的特点,已成为地学研究的一个重要手段。概述了合成孔径雷达技术的发展状况,对合成孔径雷达成像机理及特征做了简要介绍,同时对新兴起的合成孔径雷达干涉测量(INSAR)技术也做了简单描述,并就SAR在地质和地震研究中的应用进行了举例说明,充分肯定了合成孔径雷达技术在地质和地震研究中的重要作用。关键词:合成孔径雷达(SAR);遥感;地球科学中图分类号:P315.67,P627 文献标识码:A 文章编号:100023274(2003)0120029207引言 空间对地遥感技术是20世纪后期发展最快的地球科学分支之一。其主要的对地观测手段有光学遥感、热
3、红外遥感、微波遥感等,它们的应用范围几乎覆盖了地球科学的每一个方面。其中合成孔径雷——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------达(SAR,syntheticapertureradar)技术作为遥感领域中的一支新军,在20世纪90年代异军突起,并迅速发展成为最有前景、最具潜力的技术之一。早在50年代Hoffman[1],[2]和Feder[
4、3],[4]就开始利用PPI雷达图像开展地质研究。50年代中期,雷达技术领域取得了重要的进展真实孔径侧视雷达(RAR,realapertureradar)问世,并获得了地球表面空间分辨率为数十米量级的雷达图像[5]。但由于真实孔径雷达受天线尺寸的限制,要获得更高分辨率的雷达图像仍有困难。为此,50年代后期诞生了合成孔径的概念用小孔径天线模拟线性天线阵,使其等效于一个大孔径天线的作用。1960年4月,国际上第一部合成孔径雷达问世[6]。随后,美国、巴拿马等国家成功地进行了几次机载雷达遥感飞行。进人80年代,机载雷达遥感已作为一种成熟的技术应用于地质探测中,美国
5、、加拿大等国家相继开展了SAR制图、雷达地质研究等计划,取得了大量数据,对矿Ξ收稿日期:2002203218;修改回日期:2002205208基金项目:地震科学联合基金项目(102064)作者简介:陈立泽(19792),男,湖南隆回人,2000年在读硕士生,主要从事遥感技术在地震学领域中的应用研究。?1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.地震——————————————————————————————————————-----------------------------
6、-------------------------------------------------------------------23卷 30产资源和地质调查作出了很大贡献。在开展机载雷达地质研究的同时,星载SAR也开始广泛应用,SeasatSAR及SIR2A、SIR2B等卫星、航天飞机雷达的升空运行,使用户实时地获取大范围的雷达数据成为可能。90年代,雷达遥感研究达到空前高潮,前苏联的金刚石卫星雷达(ALAMZ)、欧洲空间局的ERS21??2SAR、日本的JERS21SAR、加拿大雷达卫星Radarsat相继发射,以及美国的航天飞机SIR2C??X2S
7、AR二次成功的飞行,为雷达地质研究工作的进一步开展提供了丰富的数据源。1 SAR成像原理及特征 侧视成像雷达通过主动发射微波脉冲,接收目标物体对雷达波束的后向散射,根据回波强度成像。为了进一步提高雷达图像分辨率,20世纪50年代后期诞生了合成孔径的概念。合成孔径技术的基本思想是用一个小天线沿一直线方向不断移动,在移动中每个位置上发射一个信号,天线接收相应发射位置的回波信号存储下来,存储时必须同时保存接收信号的振幅和相位。当天线移动一段距离L后,存储的信号与长度为L的天线阵列诸单元所接收的信号非常相似,对记录的信号进行光学相关处理得到地面的实际图像。这样,利
8、用多普勒频移现象“合成”一个更大的孔径,达到“增加天
