資源描述：
《insar技術(shù)簡介》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、InSAR技術(shù)簡介1、引言在我國，由于人們過度的開采地下資源，引起的地面形變的問題非常突出。地表形變問題給當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境造成很大的破壞，直接危害著地面建筑設(shè)施和人們的生命安全。因此，對地面形變進(jìn)行有效的監(jiān)測可以對研究地表形變的形成機(jī)理、變化規(guī)律和控制地表變形相當(dāng)重要，對國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展有著十分重要的意義。目前地表形變監(jiān)測的方法有：傳統(tǒng)的大地水準(zhǔn)測量、GPS技術(shù)、攝影測量和衛(wèi)星合成孔徑雷達(dá)差分干涉（DInSAR）測量。DInSAR是一項(xiàng)新近發(fā)展起來的空間對地觀測技術(shù)，它具有測量精度高、作業(yè)范圍大、不受天
2、氣條件的限制等技術(shù)優(yōu)勢，目前DInSAR及其拓展技術(shù)已經(jīng)在火山、地震、冰川、滑坡和地表形變等研究領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。圖1-1DInSAR技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域傳統(tǒng)的路面沉降監(jiān)測方法有很大的局限性：都必須預(yù)計(jì)出大致的沉降位置和范圍，從而布置監(jiān)測點(diǎn)；都是利用離散的觀測點(diǎn)獲得的沉降數(shù)據(jù)來建立經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，然后通過數(shù)值內(nèi)插方法得到面狀沉降；而且對于人員很難到達(dá)的區(qū)域，實(shí)測困難。因此，該方法只能反映局部少數(shù)的沉降信息，不能直觀、宏觀地反應(yīng)整個(gè)沉降區(qū)域的沉降狀況。表1-1反映了DInSAR技術(shù)相比于其他監(jiān)測方法的優(yōu)勢表1-1
3、DInSAR技術(shù)與其他監(jiān)測方法的對比2、DInSAR技術(shù)原理DInSAR是一個(gè)多重嵌套的縮寫詞，由雷達(dá)（Radar，RadioDetectionandRanging）、合成孔徑雷達(dá)（SyntheticApertureRadar，SAR）、合成孔徑雷達(dá)干涉測量（SARInterferometry，InSAR）、合成孔徑雷達(dá)差分干涉測量（DiferfenceInSAR，DInSAR）嵌套而成。這種嵌套關(guān)系反應(yīng)了DInSAR的發(fā)展歷程。同時(shí)也說明了DInSAR是合成孔徑遙感成像與電磁波干涉兩大技術(shù)的融合。因
4、此，在介紹DInSAR技術(shù)之前，首先介紹InSAR技術(shù)的原理。2.1、InSAR技術(shù)成像原理合成孔徑雷達(dá)干涉測量（InSAR）是利用對同一地區(qū)觀測的兩幅SAR復(fù)影像數(shù)據(jù)進(jìn)行相干處理，通過相位信息獲取地表高程信息及形變信息的技術(shù)。根據(jù)成像時(shí)間分類，InSAR可以分為單次軌道和重復(fù)軌道兩種模式。單次軌道干涉是指在同一機(jī)載或星載平臺上裝載兩幅天線，其中一幅天線發(fā)射信號，兩幅天線都接受地面回波信號，并利用獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行干涉處理。重復(fù)軌道干涉是指同一傳感器或相似傳感器按照平行軌道兩次對地成像，分別發(fā)、收信號，利
5、用得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行干涉處理。本文以重復(fù)軌道干涉測量來介紹InSAR的基本原理。圖2-1InSAR幾何原理圖如圖（2-1）顯示了重復(fù)軌道干涉測量所需關(guān)鍵參數(shù)及衛(wèi)星軌道與地面目標(biāo)的相對幾何關(guān)系。S1和S2分別表示主輔圖像傳感器，B為空間基線，H為主傳感器相對地面的高度，R1和R2分別為主輔圖像斜距，α為基線B與水平方向的傾角，θ為主圖像入射角，P為地面目標(biāo)點(diǎn)，h為P點(diǎn)高程，P0為P在參考平地上的等斜距點(diǎn)。B∥和B⊥分別表示空間基線B在雷達(dá)視線方向S1與垂直視線方向上的投影。它們的表達(dá)式如下：(2-1)通過對
6、同一目標(biāo)的重復(fù)觀測，SAR衛(wèi)星天線就可得到同一目標(biāo)的兩次回波信號。回波信號主要由兩種信息組成：一是回波信號的強(qiáng)度信息，用于SAR的成像處理，可得到地面目標(biāo)區(qū)域的二維圖像；二是回波信號的相位信息，用于構(gòu)建目標(biāo)的高度信息，它是干涉測量技術(shù)賴以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵信息。根據(jù)波動方程，兩次的回波信號可用復(fù)數(shù)分別表示為：(2-2)其中，A(R1)、A(R2)為兩回波的振幅，ψ(R1)、ψ(R2)為回波相位。從式（2-2）可以看出，雷達(dá)回波的振幅與相位都是雷達(dá)天線到目標(biāo)P的路徑的函數(shù)。雷達(dá)衛(wèi)星以復(fù)數(shù)形式記錄下回波信號并處理
7、成影像，這種影像叫做SAR單視復(fù)數(shù)影像，雷達(dá)衛(wèi)星在每次進(jìn)行觀測時(shí)都會生成一幅單視復(fù)數(shù)影像。將雷達(dá)兩次觀測生成的的兩幅SAR單視復(fù)數(shù)影像經(jīng)過精確配準(zhǔn)處理后，對應(yīng)的像素值進(jìn)行共軛相乘得到的乘積乘積的輻角就是干涉相位。實(shí)際計(jì)算中通常取乘積的取乘積的虛部與實(shí)部比值的反正切值作為干涉相位，即（2-3）式中：arg表示輻角；*表示復(fù)數(shù)的共軛；I表示復(fù)數(shù)的虛部；R為實(shí)部。從式（33）可知，干涉相位φ的取值區(qū)間為[-π,π]，是不足整周數(shù)的相位值，也稱為相位主值或纏繞值。當(dāng)干涉相位以影像形式表現(xiàn)出來就稱干涉圖或干涉相
8、位圖。將式（3-2）代入式（3-3）可得，干涉相位即為兩回波信號相位之差：（2-4）此處只取了記錄的干涉相位的主值?？紤]到雷達(dá)成像的幾何關(guān)系還有地物本身具有的后向散射特性，回波信號相位可表示如下：（2-5）上式中右邊第一項(xiàng)為雷達(dá)到地面目標(biāo)點(diǎn)的斜距所產(chǎn)生的相位，第二項(xiàng)為地物本身后向散射特性所產(chǎn)生的相位，它是一個(gè)隨機(jī)變量。系數(shù)“2”表示收發(fā)雙程，如果針對的是單天線接收模式，則不需要乘2；λ表示雷達(dá)波長；arg{U1}和arg{U2}為不同散射特性形成的隨機(jī)相
