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1、2000年第25卷第1期测绘科学·ScienceofSurveyingandMapping2000.Vol.25No.1卫星雷达干涉测量原理与应用李德仁周月琴马洪超(武汉测绘科技大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,430074)【摘要】本文综述卫星雷达干涉测量和差分干涉测量的基本原理及其应用。文章从比较雷达干涉测量与一般航测遥感的基本差别出发,介绍各种干涉模式下的雷达干涉测量原理、差分干涉测量原理和数据处理流程。在简要叙述雷达干涉测量应用领域后,重点列出INSAR在地形测量、火山地形测量和D-INSAR在地形沉降监测中的应用。最后,本文还探
2、讨了存在的问题和应用前景。【关键词】雷达干涉测量;雷达差分干涉测量;地形沉降监测;DEM【分类号】P228【文献标识码】A【文章编号】1009-2307(2000)01-0009-05影测量方法的立体雷达图像处理外,雷达干涉测量1前言和差分雷达干涉测量被认为是当代遥感中的重要新光学遥感图像信号是亮度,它是用各种成像传成果。最近美国奋进号航天飞机上双天线雷达测量感器获取地物的影像,其几何信息用来确立地物的结果使人们更加注视这一技术的发展。空间位置和大小,辐射信息用来目视和计算机解译所谓雷达干涉测量是利用复雷达图像的相位差以确立目标的类别和属性
3、。如果影像无立体重叠,空信息来提取地面目标地形三维信息的技术。而差分间交会需要已知数字高程模型(DEM)。如果影像有干涉测量则是利用复雷达图像的相位差信息来提取重叠,则可由计算机影像匹配求得三维地表形态,建地面目标微小地形变化信息的技术。此外,雷达相干立DEM和生成正射影像。测量是利用复雷达图像的相干性信息来提取地物目与被动式光学传感器不同,合成孔径雷达是一标的属性信息。种主动式遥感,它是通过接收自身向地面发射的微获取立体雷达图像的干涉模式主要有:沿轨道波信息的后向反射信号,组成亮度加相位的雷达记法(图2)、垂直轨道法(图3)、重复轨道法(
4、图4)。录:图2沿轨道法干涉模式图1a亮度图像图1b相位图像2雷达干涉测量简介除了利用两张重叠的亮度图像进行类似立体摄图3垂直轨道干涉模式收稿日期:2000年3月26日·10·测绘科学2000年4P5=·Bsin(H-A)K4PD5=·Bcos(H0-A)·dHKK·D5h=H·tanH0==H·tanH04P·B·cos(H0-A)K·D54P·B⊥其中h即为所要求解的未知高差。雷达干涉测量的数据处理包括:用轨道参数法或控制点法测定基线,图像粗配准和精配准,最终要图4重复轨道干涉模式达到1/10像元的精度才能保证获得较好的干涉图现有雷达卫
5、星系统,简要列于表1表1像;随后进行相位解缠,其中最常用的方法有:枝切卫星扫描重访法、条纹检测法、最小二乘法、基于网络规划的算法。发射发射波长分辨率卫星国家时间高度(cm)(m)带宽周期这相当于GPS相位测量中的整周模糊度的解求是(km)(km)(天)Seasat美国197880023.5(L)251003个月一个十分重要的、有难度的工作。ERS-1欧空局1991782～7855.6(C)30102.535雷达干涉测量的数据处理流程可用图6表示ALMAZ-1俄罗斯199130010.0(S)15～304510个月JERS-1日本199256
6、823.5(L)187544ERS-2欧空局1995782～7855.6(C)30102.535Radarsat-1加拿大1995793～8215.6(C)9～2550～50024未来雷达卫星系统,则列于表2表2卫星扫描重访发射发射波长分辨率卫星高度带宽周期国家时间(cm)(m)(km)(km)(天)Envisat-1欧空局2000799.55.6(C)3050～10035LightSARJPL200270024.0(L)251008～10Toposat-1美国20024402.0(Ku)3085双天线Toposat-2美国20025652
7、4.0(L)30851小时Radarsat-2加拿大2002793～8215.6(C)9～2550～50024图7见封三美国一直利用航天飞机进行各种雷达遥感工作,并取得很好的成果。特别是今年2月美国奋进号4雷达差分干涉测量原理航天飞机,在60米长的秆子两端分别装设两个雷达差分干涉测量的成像几何,可以用三轨道方法天线,接收合成孔径雷达(C/X波段)的反射(偏振)为例(如图8示)波信号,然后传输给地面站,实现数字三维影象的实时生成,所获得的三维数字地形图(DEM)具有10～16米的高程分辨率和30米的水平分辨率。3雷达干涉测量原理雷达干涉测量的
8、成像几何可用图5表示图8差分干涉雷达成像几何根据图5和图8及前面的公式可导出差分干涉测量的主要关系式(5)和式(6)4P4P4P5(dr-Dr)=·dr+·(-Dr)(5)KKK
