永久散射体与短基线雷达干涉测量在城市地表形变中的应用

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1、第３６卷第８期武汉大学学报·信息科学版Ｖｏｌ．３６Ｎｏ．８２０１１年８月ＧｅｏｍａｔｉｃｓａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅｏｆＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＡｕｇ．２０１１文章编号：１６７１－８８６０（２０１１）０８－０９２８－０４文献标志码：Ａ永久散射体与短基线雷达干涉测量在城市地表形变中的应用周志伟１２３１鄢子平刘苏李振洪（１格拉斯哥大学地理与地球科学学院，英国格拉斯哥，Ｇ１２８ＱＱ）（２武汉大学学报信息科学版编辑部，武汉市珞喻路１２９号，４３００７９）（３中国石油天然气集团公司辽河油田分公司生产处，盘锦市兴隆台区石油大街９８号，１２４０１０）摘要：在介

2、绍永久散射体与短基线集雷达干涉测量方法的基础上，以辽宁省盘锦市为例，运用两种方法研究了其市区地表形变特征。对比升降轨永久散射体方法与短基线方法所得到的形变平均速率和时序分析可知，两种方法所得的研究区域的地表形变趋势较为可靠，且以垂直沉降为主，新城区是最大沉降区域，最大下沉速率达２０ｍｍ／ａ，其他区域较为稳定。关键词：ＩｎＳＡＲ；永久散射体雷达干涉测量；短基线雷达干涉测量；形变监测中图法分类号：Ｐ２２５．１［２］在过去的几十年里，ＩｎＳＡＲ技术已被成功地应ＩｎＳＡＲ技术。在一组长时间序列相干ＳＡＲ影用于多种地表形变监测中，包括火山活动、地震活像内，一般选取高相干性且较为

3、稳定的点为ＰＳ［１］动等所引起的地表形变。相比传统的地表形变点，其受空间与时间去相干的影响小。基于这些监测技术（如ＧＰＳ与水准测量），ＩｎＳＡＲ观测技术稳定的ＰＳ点，根据模型可推导出较可靠的相位能在相对较低成本的情况下，能大范围（如１００ｋｍ信息，从而获得较为精确的地表形变信息。自"１００ｋｍ）、高空间分辨率（如２０ｍ"２０ｍ）地对目ＰＳ－ＩｎＳＡＲ技术提出以来，不同的ＰＳ处理相关算标区域进行ｃｍ级至亚ｃｍ级的二维或三维形变监法相继出现，其中最具代表性的一种算法是通过测。特别是近几年发展的最新ＩｎＳＡＲ监测技术，分析一系列干涉条纹图的幅度稳定性来选取和确如永久散射体雷

4、达干涉测量（ＰＳ－ＩｎＳＡＲ）、短基线定ＰＳ点，这种算法比较适合有大量人工建筑的集雷达干涉测量（ｓｍａｌｌｂａｓｅｌｉｎｅｓｕｂｓｅｔ，ＳＢＡＳ），能城区，而在其他区域可选取的可靠ＰＳ点较少。够充分有效地利用多幅雷达影像，利用时序分析技２００４年，Ｈｏｏｐｅｒ提出了一种新的ＰＳ算法，该算术较好地减弱传统ＩｎＳＡＲ技术中的几个主要误差法主要基于相位的特征选取幅度值变化较小且相源的影响，如时间与空间的失相干、大气扰动位稳定的点作为ＰＳ点，而这些点往往不能被基于［２－５］［７］等。另一方面，过去近２０年来，重复轨道星载幅度的ＰＳ点选取算法所确认。实例证明，后一雷达成像系统已

5、为长时间序列分析提供了丰富的种算法能选取非人工建筑而相位稳定的散射点，且［１，６］数据集。本文旨在利用ＰＳ－ＩｎＳＡＲ和ＳＢＡＳ能应用于常规ＰＳ算法不能处理的区域，极大延伸ＩｎＳＡＲ技术分析辽宁省盘锦市的升降轨Ｅｎｖｉｓａｔ了ＰＳ技术的应用范围。其基本原理为：先对干涉ＡＳＡＲ数据，研究其市区地表形变特征。条纹图通过幅度特征筛选ＰＳ候选点，再通过估计ＰＳ候选点的相位稳定性来确定最终的ＰＳ点，去１永久散射体雷达干涉测量（ＰＳ－除ＤＥＭ误差后，对相位进行几何校正，接着采用ＩｎＳＡＲ）三维解缠的办法进行相位解缠，最后通过时域上的高通滤波和在频域上的低通滤波去除残余ＤＥＭ［７］

6、２００１年，Ｆｅｒｒｅｔｔｉ等人首次提出并验证了ＰＳ－误差、大气干扰与轨道误差的影响。收稿日期：２０１１－０６－１５。项目来源：国家自然科学基金资助项目（４１０７４００５）；国家８６３计划资助项目（２００９ＡＡ１２Ｚ３１７）。第３６卷第８期周志伟等：永久散射体与短基线雷达干涉测量在城市地表形变中的应用９２９假设Ｎ＋１幅ＳＡＲ影像，选取其中一幅基线对每一个ＰＳ点计算时间相位差，即得到每一时较为合适的影像作为主影像，可生成Ｎ幅干涉条间段间的相位，然后对每一时间段内的相位基于纹图，利用已知ＤＥＭ去除地形相位的影响。基一个ＰＳ参考点采用交互式的最小二乘方法进行于幅度特征筛选Ｐ

7、Ｓ候选点的模型，采用Ｆｅｒｒｅｔｔｉ空间上的二维解缠。相位解缠后，式（６）中的大气在２００１年提出的幅度分布指数（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ影响相位、轨道影响相位非形变部分看作在时间［５］ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｉｎｄｅｘ）ＤＡ：上非相关，在时域上通过高通滤波和在频域上进ＤＡ≡σＡ／μＡ（１）行低通滤波可以估计这些空间相关的误差，最终其中，σＡ、μＡ为Ｎ幅干涉条纹图幅度值的均值与得到形变相位。方差。根据初设阈值可选择ＰＳ候选点，其值越大，得到的候选点越多。在得到ＰＳ候选点后，分２短基线雷达干涉测量（ＳＢＡＳ）析其相位稳定性来筛选最佳的ＰＳ点，基本模型如下：第ｉ幅