变形监测读书报告

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1、PSInSAR技术在地表形变监测中的应用探讨摘要:利用TnSAR技术监测地表形变，是目前国际上遥感领域发展较前沿的研究课题，而PSInSAR技术是InSAR技术的改进和提高。分析了制约InSAR技术监测地表形变的因素，介绍了PSInSAR的基本原理和数据处理的关键技术,结合国内外PSInSAR的应用现状展望了发展前景。关键词:PSInSAR;地表形变;监测1引言利用星载雷达进行差分干涉测量(InSAR)来监测地面地表形变，是口前网际上遥感领域发展较前沿的研究课题。它可以监测地球表面厘米级甚至毫米级的形变［1］，如地震形变、地而沉降、火山运动、冰川漂移以及山体滑坡等。但雷达干涉测

2、量技术受到多种条件的制约，例如基线几何去相关导致很多图像不能用于干涉测量、大气折射使得很多干涉图受到影响，冇时，这些误差会严重污染形变信息，使得形变监测变得W难和不准确。意大利人Ferretti在研究同~地区的多幅干涉图时发现，在城帘和岩石裸露的干燥地区存在大量稳定且亮度很高的反射点，称为永久散射体(PermanentScatterers,PS)，由这些反射点(一般而言小丁•一个像元)保持着&好的相位信息和幅度信息，可以通过监测这些离散点相位的变化來获取形变信息，这种方法很好地克服了时间去相干和大气信号对地表形变提取的影响［21。木文分析丫InSAR技术监测地表形变存在的问题，

3、介绍了PS方法的基本原理和数据处理的关键技术，通过对W内外试验研究分析，证明即使周围地区的相关性不好，甚至生成单个干涉阁时没有明显条纹，在PS上也能得到可靠的的数字高程模型，并监测毫米级的地表形变。2InSAR技术监测地表形变存在的问题InSAR技术的核心是利用相位观测值获取口标的几何特征及变化信息。干涉纹图中任一像元的相位表示的是雷达与该像元问距离的变化和该目标的散射和位变化之和。若两次观测期间散射相位保持稳定，则干涉相位反映的是两次观测期间A标与雷达间距离的变化，其中包含地形信息，地表形变以及大气活动引起的相位延迟。因此，可以根据各分量对干涉相位“贡献”的大小，分别解算出地

4、形信息、两次观测期间口标沿雷达视线方向的变化量以及大气延迟量等［31。由于干涉相位对微小形变极其敏感，毫米级的形变在干涉相位中都会宥所反映。因而，利用重复轨道观测获取的干涉相位，通过差分处理去除两次观测相位中的共冇量(平地效应、地形相位和大气延迟等)，可以得到形变相位，进而反算形变量。这就是差分干涉测量(D-InSAR)监测地表形变的基本原理［4］。制约InSAR技术监测地表形变的因素主耍来自两个方而。2.1失相干InSAR测量是根据干涉相位进行的，即由相位差求解变化量。对于干涉处理而言，~个重要的前提是存在相干性，即两景影像信号的相似性或相关性。准确获取干涉和位需满足和干条件

5、失和干条件下难以获取真实的干涉和位。失相干可以分为3类［5］，即:⑴空间失相干；(2)时间失相干;(3)目标的非相干移动。雷达两次观测同一目标时空间基线过长，则雷达观测视线张角增大，引起雷达回波信号数据谱和0标谱的偏移，当偏移量达到一定程度吋，则完全火相干，这吋的空间基线称为临界基线。受临界基线的限制，以奋部分垂直基线小于临界基线的干涉像对才可以进行干涉处理。与空问失和干相比，时问失和干主要是由于重复观测期问目标散射特性变化，使得两次观测获取同一区域内信号不相干，如同一观测区域内地物类型的变化，植被生长因素影响等。雷达目标的非相干移动是指由于目标变化强度过人而空间范围较小，产生

6、的相位梯度过人，超过了干涉相位的临界梯度。2.2大气延迟受W次观测时刻大气波动影响，特别是对流层湿度和温度的变化，产生不同的相位延迟，在相位阁上表现出延迟量的非均一性。对于大尺度微小形变监测而言，这种非均一的相位延迟量作为误差引入到形变相位中,影响了InSAR测量的精度。大气的成份随吋间和空间的变化而变化，其变化特征在吋间域呈高频，在空间域则相对较低。分析上述网个问题可知:准确获取形变和位需要解决阿个主要问题泖:⑴低相干性条件下相位解缠;(2)差分相位屮形变相位与大气延迟相位的分离。前者在于利用少量相干A标的干涉相位來恢复真实相位，需要解决的是离散A标的相位解缠，以此反演地表变

7、化，而后者则是研究从干涉相位或者差分相位中抑制或者分离出大气延迟相位，以提高待解算量。2PSInSAR技术的基本原理PS技术的核心思想是对永久散射体干涉相位进行时间序列分析，根据各相位分量的吋空特征，佔算大气波动，数字高程模型（DigitalElevationMod-el，简称DEM）误差以及噪声等［6］，将其从差分干涉和位中逐个分离，最终获取每个PS的线性和非线性形变速率、大气延迟（AtmospherePhaseScreen）以及DEM误差。经PS方法处理，获取的年度形变率的精度可以达到毫