干涉雷达技术发展现状及应用前景new

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1、维普资讯http://www.cqvip.com国土资源科技进展干涉雷达技术发展现状及应用前景墅海(国土资源部信息中心，北京100037)6摘要干涉雷达技术(InSAR)是一种；l^注目的大迪测量扭术，于6o年代问世，8O年代开始用于地形填图的可行性研究，90年代以来随着星载雷达数据的羲取，研究应用取得了长足的发展。用差舟干涉量技术监测地表移动精度达到厘米级，采样密度达到每旦方公里100十像无点．因此在灾害监测中应用潜力巨大t从而引起不少国家的重视。目前．有关雷达干涉测量的技术研究已经成熟，正向技术实用化和软件商品化方向发展睁了目前在轨的ERS-1／2、

2、JERS-1和RADARsAT一1等雷连卫星为地形测绘和灾害监测提供数据弹外t美国于2000年2月实施的航天飞栅地形测时计划栗用独特的星载雷达干涉测量方式，将生成疆盖全球70-80陆地面积的高精度三维地形图。由于其发展前景大，美、欧、日等国争后1O年还将有雷达卫星发射上无。~UIBI兰重姿垫前景兰J多，1前言合成孔径雷达干涉测量(SARInterferometry，InSAR)是利用雷达信号中的相位信息提取地表三维特征并监测其变化的技术。其应用和技术开发研究可追朔至6O年代，1969年首次用InSAR技术观测金星和月球表面i1974年，Grahm首次对S

3、AR数据用于提取地形高程进行了试验研究。此后的10多年里一直未发表这方面的学术论文。直到8O年代中期，美国喷气推进实验室(JPL)才开始重新进行侧视雷达数据的空间定位与测图能力研究。1985年，JPL的Zebker和Goldstein用安装在飞机上的两个相距11．am的雷达天线获取数据，未经飞机侧滚校正的复数图像分辨率约为10m，在海区提取的高程数据偏差为2—10mrms(均方根误差)，而在陆地测量点上的误差要大一些；1988年，Goldstein将上述机载SAR数据处理技术用于海洋卫星(SEASAT)数据的处理上，用相隔3天获取的美国西部死谷地区Cot

4、tonball盆地的SEASAT数据进行雷达干涉测量处理，试验结果表明，用SAR填绘的地形图与美国地调所(uSGS)出版的地形图吻合程度很好；与此同时，Gabriel及Goldstein用1984年获取的加拿大落矶山地区的sIR—B数据进行了相似的研究{9O年代，随着欧空局ERs一1卫星的发射，对SAR干涉测量技术的应用潜力和局限性进行了大量研究，尤其是1995年，ERS-2卫星的发射并与ERs一1构成串行，为InSAR研究提供了最理想的数据源，进一步引起人们对这一技术的关注。2InSAR技术发展现状2．1主要技术问蕊InSAR的原理是用一定平台高度上两

5、个相隔一定间距(基线)的雷达天线接收同一地物的雷达回波，根据所接收到的雷达回波的相位差信息提取受探视地物的地形高程。雷达数据干涉处理要满足几个条件，第一，基线长度要满足相干的要求{第二，相干图像获取期间成维普资讯http://www.cqvip.com2000年第1期国土资源科技进展39像区变化要足够小；第三，将数据处理成SLC(单探视复数)格式。其数据处理流程和处理步骤可以概括如下：(1)获取满足InSAR处理条件的机载或星载雷达数据；(2)对每一频段数据按斜距坐标生成复数SAR图像；(3)根据两个复数图像，计算图像中每一个配准像元的相位差，即干涉相；

6、(4)用相位解敝技术解2模糊性；(5)将解敝过的相位差转换为地物高程角；(6)将每个像元的斜距／高程角转换为该像元的高程{(7)对雷达数据进行重采样处理，生成均匀网格的地形高程数据。用雷达数据生成的干涉图由彩色干涉条纹组成，含有与地形直接有关的相位信息但是，干涉图是以2模数计量的，因此提取地物高程数据必须解这种2模糊性，这种处理过程称为相位解敝，也是干涉测量中的关键技术问题。目前有四种相位解敝技术，分别是枝剪法、胞腔自动计算法、条纹检测法和知识注入法。相位解敝技术与算法是过去10年涉及In—SAR技术研究的主要研究课题之一，目前该项技术已经成熟。雷达天线

7、与地物相对位置几何特征差异决定了干涉测量方式的不同有三种获取干涉雷达数据的方法，分别是沿轨道干涉、垂直轨道干涉和重复轨道干涉。·垂直轨道干涉测量。垂直轨道干涉测量一般在机载系统中采用，因为需要在乎台上同时安装两个雷达天线，这种方式的干涉测量两个天线的位置与轨道方向垂直。·沿轨道干涉测量。与垂直轨道干涉测量方式一样，只是两个雷达天线位置与轨道方向平行。·重复轨道干涉测量。这种方式的干涉测量只需要一个天线，因此适合于星载雷达传感器。另外，这种方法要求对轨道进行精确定位，卫星轨道位于大气层之上，轨道定位精度高且稳定。但是卫星必须飞过近于相同的轨道，以构成对同一

8、地区以稍微差异的探视几何覆盖两次的效果。ERs一1／2串行、JERS-1SAR、