PS-DInSAR地表形變監(jiān)測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、合成孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperture Radar，SAR)作為一種全新的高分辨率對(duì)地觀測(cè)雷達(dá)成像系統(tǒng)，已成為一種必不可少的遙感測(cè)量手段。永久散射體合成孔徑雷達(dá)差分干涉(Permanent Scatterer Diffrential Interferometric SAR，PS-DInSAR)技術(shù)克服了傳統(tǒng)合成孔徑雷達(dá)差分干涉(Diffrential Interferometric SAR，DInSAR)技術(shù)存在的大氣效應(yīng)和

2、失相關(guān)等問題，能夠?qū)崿F(xiàn)長時(shí)間大范圍的地表形變監(jiān)測(cè)。然而，在PS-DInSAR技術(shù)的實(shí)際數(shù)據(jù)處理中仍存在一些亟需解決的問題。對(duì)此，對(duì)該技術(shù)展開系統(tǒng)地研究，重點(diǎn)分析和改進(jìn)了數(shù)據(jù)預(yù)處理、永久散射體(Permanent Scatterer，PS)點(diǎn)探測(cè)及相位解纏等關(guān)鍵算法。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴從SAR及其干涉理論展開研究，分析了傳統(tǒng)DInSAR存在的問題及對(duì)其測(cè)量結(jié)果的影響，給出了PS-DInSAR地表形變監(jiān)測(cè)模型及流程。在介紹了

3、SAR成像原理的基礎(chǔ)上，研究了合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量(Interferometric SAR，InSAR)獲取地面高程的原理；詳細(xì)分析了傳統(tǒng)DInSAR的相位組成模型、技術(shù)分類及實(shí)現(xiàn)方法；總結(jié)了大氣效應(yīng)和失相關(guān)限制傳統(tǒng)DInSAR技術(shù)發(fā)展的原因，并在此基礎(chǔ)上闡述了PS-DInSAR技術(shù)克服大氣效應(yīng)及失相關(guān)監(jiān)測(cè)地表形變的相位模型及算法流程，為后續(xù)的數(shù)據(jù)處理奠定了理論基礎(chǔ)。⑵從PS-DInSAR的原理入手，對(duì)其數(shù)據(jù)處理流程進(jìn)行分析歸納，深入研

4、究了主影像的選取、輻射定標(biāo)、圖像配準(zhǔn)、差分干涉等時(shí)序SAR影像的預(yù)處理方法。針對(duì)SAR主影像的選取采用綜合相關(guān)函數(shù)模型法將問題模型化，比經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ头紤]的更加全面；利用精確定標(biāo)方法對(duì)所有SAR圖像進(jìn)行了輻射定標(biāo)，從而使不同條件下獲得的SAR圖像真實(shí)、準(zhǔn)確、定量地反映目標(biāo)對(duì)雷達(dá)波的反射情況；詳細(xì)闡述了SAR圖像配準(zhǔn)的具體步驟，通過粗配準(zhǔn)及精配準(zhǔn)確保了干涉處理的成功進(jìn)行；在對(duì)SAR圖像進(jìn)行干涉處理的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步去除平地相位和地形相位，獲得了

5、僅包含形變相位、DEM誤差相位、大氣相位和噪聲相位的差分干涉相位圖，為PS點(diǎn)的探測(cè)提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。⑶從現(xiàn)有PS點(diǎn)探測(cè)方法難以適用于小數(shù)據(jù)集的問題出發(fā)，綜合考慮PS點(diǎn)的強(qiáng)散射特性和散射穩(wěn)定性，提出了適用于小數(shù)據(jù)集的PS點(diǎn)探測(cè)方法。在深入分析了現(xiàn)有PS點(diǎn)探測(cè)方法原理及優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)其未能全面考慮 PS點(diǎn)的雙重特性以及在小數(shù)據(jù)集情況下探測(cè)性能下降等問題，提出了適用于小數(shù)據(jù)集的振幅閾值預(yù)選的迭代綜合相干系數(shù)法。該方法首先計(jì)算振幅閾值選取

6、PS候選點(diǎn)，然后通過對(duì)綜合相干系數(shù)的迭代計(jì)算篩選出PS點(diǎn)。理論分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法在小數(shù)據(jù)集條件下探測(cè)出的PS點(diǎn)分布合理、誤選率低、可靠性高，對(duì)于小數(shù)據(jù)集PS點(diǎn)的探測(cè)具有明顯優(yōu)勢(shì)。⑷從PS點(diǎn)的差分干涉相位模型展開研究，在將地表形變視為非線性形變的基礎(chǔ)上，研究最小二乘模糊度降相關(guān)(LAMBDA)相位解纏算法，提出了方差協(xié)方差矩陣的迭代估計(jì)方法，并給出了基于非線性形變模型的地表形變及大氣相位估計(jì)方法。針對(duì)如何確定LAMBDA算法中方差