资源描述：
《合成孔径雷达干涉测量技术及其在形变灾害监测中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、合成孔径雷达干涉测量技术及其在形变灾害监测中的应用第29卷第2期2005年4月20日水电自动化与大坝监测HydropowerAutomationandDamMonitoringVO1.29NO.2AI)r.2O,200545合成孔径雷达干涉测量技术及其在形变灾害监测中的应用何敏,何秀凤(河海大学卫星及空间信息应用研究所,江苏省南京市210098)●摘要:介绍了合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术的基本原理和应用领域.首先介绍了InSAR和差分干涉测量(D-InSAR)的基本原理,随后分析了影响InSAR数据的因素.并给出了InSAR数据的处理流程,最后综述了InSAR和D—I
2、nSAR技术在形变监测中的应用.关键词:雷达干涉测量;差分干涉测量;数据处理;形变监测中图分类号:TV698.110引言1InSAR合成孔径雷达(SAR)是一种主动式微波传感器,它与传统的光学传感器相比具有微波穿透云雨的能力强以及不依赖于太阳作为照射源的优点,使其能全天时,全天候地获取资料.雷达微波遥感对地表有一定的穿透能力,可以提供可见光,红外遥感所得不到的一些新信息.这些优点使雷达遥感在农业,林业,地质,环境,水文,海洋,灾害,测绘与军事领域的应用具有独特的优势,特别是在传统光学传感器成像困难的地区有着更重要的地位.合成孔径雷达干涉测量(InSAR一～interferome
3、tricsyntheticapertureradar)是2O世纪9o年代末在sAR的基础上发展起来的一种新型的空间对地观测技术】j,它充分利用了SAR的相位信息,成功地解决了SAR图像的三维成像问题,而且能够获取高精度的地形信息,还可以监测地表和冰雪表面的微弱变化,监测时间间隔跨度很大,从几天到几年,可获得全球高精度,高可靠性的地表变化信息2.这使得InSAR在监测地质灾害方面具有独特的优势,成为监测地质灾害的新手段.我国是一个多地质灾害的国家,每年因滑坡,泥石流,地震,冰川运动等自然灾害而损失巨额资金.将1nSAR这项空间对地新技术应用于监测地质灾害引起的形变,通过对形变的分
4、析对地质灾害的发生进行预报,是减少经济损失的重要途径.因此,目前InSAR引起了各国地球科学领域的极大重视,并成为研究热点.本文将介绍InSAR的基本原理及其数据处理流程,并综述InSAR和差分干涉测量(D-InSAR)在形变灾害监测中的应用.收稿日期:2004一】1—22.国家自然科学基金资助项目(50279005).1.1InSAR的基本原理InSAR如同立体摄影测量,在2个观测点(2个天线的位置)上对目标进行观测.因此,如果要通过SAR影像获得目标点的高程信息,需要得到同一地区的2幅影像.图1为InSAR的一般原理.AAl,A2为天线的位置H为Al的高度;P为目标点:h为
5、P的高程;0为AI的入射角:B为两天线间的距离,即基线;"为基线B相对于水平方向的夹角;p为Al到P的斜距;p+为A!到P的斜距图llnSAR技术的基本原理地面目标点P的高程h为.:h—H—pcos由于(10+)一10:+B!+2PBsin(a一)所以鼢!一B!P一A.,A:对P的测量相位差为:一p式中:为雷达信号波长.则一)))))12345(((((46它自劫让与大坝皿测将式(5)代入式(3)后再代入式(1),得f)一Bzh—H一——上———_COS0(6)2Bsin(口一)一7c由式(6),只要天线高度H,相位差基线B,两天线的相对定向角度a,天线的入射角精确可知,就可以
6、计算出地面目标点P的高程h.需要说明,是解缠后的相位,而干涉雷达测量得到相位值只在主值范围内,即是模糊的,必须经过相位解缠后才能获得真实相位以及目标的高程信息.1.2InSAR的3种干涉测量模式和D-InSAR获取具有立体效果的雷达图像的干涉模式主要有沿轨道法(along—orbitinterferometry),垂直轨道法(cross—orbitinterferometry),重复轨道法(repeat—orbitinterferometry),如图2所示.一一(a)沿轨道法(b)垂直轨道法(c)重复轨道法图2获取具有立体效果的雷达图像的干涉模式沿轨道法是飞行平台上同时装载2个
7、天线,位置一前一后,主要用于海流速度制图,运动目标探测和方向波浪谱测量等];垂直轨道法与沿轨道法的不同仅在于天线位于飞行平台的两侧,主要用于航空平台;重复轨道法只需要1副天线,它通过不同的时间对同一地区进行成像,成像期间地表应具有一定的相干性,从而实现干涉测量,需要注意的是,式(5)中的2兀应改为4兀,因为天线接收的雷达波是双程的.前两种模式主要用于机载系统,后一种模式主要用于星载系统.由于机载系统的姿态稳定性差,现在主要采用星载系统.D-InSAR技术是指利用同一地区的2幅干涉图像(其中,
