人工角反射器辐射特性及其像素级精定位参数.pdf

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1、地震地质Vo1．36．No．2第36卷第2期2014年6月SEISMOLOGYANDGEOLOGYJune，2014doi：10．3969／j。issn．0253—4967．2014，02．018人工角反射器辐射特性及其像素级精定位参数张桂芳郭利民单新建屈春燕(中国地震局地质研究所，地震动力学国家重点实验室，北京100029)摘要角反射器精确定位是角反射器微形变获取的前提，文中从研究角反射器影像特征人手，详细介绍了角反射器强度、相关性和光谱离散指数(MSR-MeantoStandarddeviationRatio)影像特征：1)角反射器强度影像特征明显，其影像

2、扩散在多个像素上，Envisat数据中角反射器表现为亮点，而TerraSAR数据中角反射器呈明显的十字型；2)角反射器MSR影像特征不明显；3)不同带宽多视处理后统计得到的角反射器相关性聚焦在一个像素内，而且相关值明显高于周边像素。将角反射器强度、相关性和MSR作为衡量光谱稳定性的参数，对比分析不同参数定位出的角反射器像素位置及其对应的相位信息，结果表明：角反射器强度易受背景干扰，此参数定位角反射器容易产生偏差；角反射器MSR值与背景差别小，不能单独用于角反射器定位；角反射器相关性聚焦性好，相关性参数能准确定位角反射器的像素位置，对应的相位值比其他参数定位得到

3、的相位值相对稳定。关键词角反射器雷达横截面初始定位精确定位中图分类号：P315．2文献标识码：A文章编号：0253-4967(2014)O2—0501—120引言雷达遥感中的角反射器是指能够对雷达波束产生强烈反射，并且使其能够逆向反射的地物。雷达角反射器可分为两大类：一是天然角反射器，即永久散射体(Ps点)，一般指靠向雷达波束入射方向的裸露山峰、山脊、巨石等天然地物，还包括尺寸不统一和形状不规则的人工地物，如靠近水面的金属塔、路面、堤岸等；二是人工角反射器(CR点)，特指那些利用导电性能和导磁性能良好，电容率大的金属材料做成的一种点状人工地物目标。角反射器最初

4、被用于雷达系统的外部定标(Ulander，1991；Mohreta1．，2001)。CR-InSAR技术是对危险地段特定结构(活动构造、大坝、桥梁和核电站等)形变监测的有效手段，在进行构造微形变监测时，安装在活动断层两侧的角反射器可补充构成高精度控制点网络(张景发等，2006)。利用CR—InSAR技术对形变进行监测的文献很多：Xie等(2002，2004，2008)最早利用人工角反射器方法对滑坡进行监测；程滔等(2007)提出了CR和Ps两种高相干散射点联合解算算法；Renaud等(2010)用2台CR监测冰川移动速率；邢学敏等[收稿日期]2013-05-1

5、7收稿，2014-01—03改回。[基金项目]国家自然科学基金(41111140386)和中国地震局地质研究所基本科研业务专项(IGCEA1217)共同资助。$通讯作者：郭利民，助理研究员，E-mail：Hm—guo@hotmail．corn。2期张桂芳等：人工角反射器辐射特性及其像素级精定位参数503散指数图。2角反射器初始定位利用GPS定标得到的实测角反射器三维信息一般是以WGS84椭球体为基准，用大地坐标系下的纬度、经度、高程来表示，即(，A，h)，而ENVISAT卫星的状态矢量是在以WGS84椭球体为基础的地心旋转(EarthCenteredRotat

6、ing，ECR)坐标系中进行描述的，也称地心直角坐标系(范景辉，2008)。要在影像上对角反射器定位，首先需要进行坐标转换，也就是大地坐标向ECR坐标转换，即P(，A，h)一P(X，Y，Z)。在DORIS精确轨道进行校正后的SLC参数文件中提供了有限的卫星位置数据，为了获得SAR影像中任意一行对应的卫星位置矢量，需对精轨数据进行插值，得到卫星位置矢量和速度矢量随成像时间t的函数。对于已处理至零多普勒成像参数的SLC数据，一行像元对应着同一成像时间t，在与SLC对应的参数文件中，给出了SLC数据成像的开始时刻t。，以及每行数据对应的时间间隔△，。作为一种利用了合

7、成孔径技术的雷达系统，SAR不仅可以通过记录地物反射信号的时问504地震地质36卷信息求得传感器与地物目标间的距离，还能记录下地物反射信号的多普勒信息。基于SAR数据的这些特点，研究者发展了距离一多普勒模型(R-D模型)(Curlander，1982)，用以描述卫星状态矢量、地面目标状态矢量、成像参数以及参考椭球体之间的关系。利用R—D模型，采用牛顿迭代法(李庆扬等，2000；范景辉，2008)可以求解出角反射器瞬时成像时间t。则角反射器所在像素的行z和列S可分别用下面的公式来计算：Z=(t—t。)／At(1)s=(ceil(2)一Z)·r—s(2)式(2)中

8、：ceil(z)表示对z向上取整；rh