時間序列差分干涉SAR三維形變場的提取.pdf

1、長期以來，地表的活動往往都是從量變到質(zhì)變的動態(tài)變化過程。作為一種相干成像系統(tǒng)，星載SAR不僅可以提供幅度、相位、頻率等多種與地物特征相關(guān)的大量信息，而且還具有全天候的數(shù)據(jù)獲取能力，以固定的重訪周期對某一地表區(qū)域進(jìn)行長時間的連續(xù)、穩(wěn)定的觀測，對學(xué)者揭示地學(xué)現(xiàn)象的時空變化規(guī)律提供了很大的幫助。
　　目前，InSAR技術(shù)是獲取地表高精度高程信息的代表性技術(shù)之一。作為其延伸，D-InSAR技術(shù)在監(jiān)測地形的微小形變和預(yù)測地質(zhì)災(zāi)害方面，有著巨

2、大的應(yīng)用前景，但是它受到時間去相關(guān)、空間去相關(guān)和大氣延遲因素的影響。針對這個問題，20世紀(jì)末，意大利人Ferretti教授的研究小組提出了永久散射體技術(shù)，可以很好的克服制約D-InSAR技術(shù)發(fā)展的瓶頸問題。而且，與傳統(tǒng)的D-InSAR技術(shù)相比，基于永久散射體的雷達(dá)干涉技術(shù)對地形形變的監(jiān)測能力可以達(dá)到毫米級精度。
　　本論文首先論述了時間序列InSAR理論與方法的發(fā)展現(xiàn)狀，同時對該技術(shù)的發(fā)展前景和趨勢進(jìn)行了分析與預(yù)測。然后針對PS-

3、InSAR技術(shù)，分析了相關(guān)原理并給出了其數(shù)據(jù)處理流程，對其中的關(guān)鍵技術(shù)做了實驗，并進(jìn)行了分析，主要包括SAR圖像的配準(zhǔn)、使用相干點識別方法進(jìn)行PS點的探測，PS網(wǎng)絡(luò)解纏及線性參數(shù)的求解等步驟；最后利用實測數(shù)據(jù)，使用該技術(shù)實現(xiàn)了對地震區(qū)的形變速率的監(jiān)測，再結(jié)合SAR側(cè)視成像幾何關(guān)系圖，粗略得到研究區(qū)域的三維形變速率場。主要的研究內(nèi)容如下：
　　1、SAR圖像配準(zhǔn)。利用兩幅真實的ENVISAT衛(wèi)星SAR圖，并選取主圖像的中心點作為同名

4、點，利用SAR圖像頭文件里的基本參數(shù)，實現(xiàn)圖像的粗配準(zhǔn)，并將配準(zhǔn)結(jié)果與InSAR處理軟件Doris軟件的處理結(jié)果相比較，驗證算法的正確性；然后研究基于相干系數(shù)法的亞像素級配準(zhǔn)算法，對軌道參數(shù)粗配準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行精配準(zhǔn)，通過比較分析實驗結(jié)果，驗證算法的正確性。
　　2、相干點的選取。研究了振幅離差法、子視相關(guān)法兩種相干點目標(biāo)提取辦法，并利用真實ALOS衛(wèi)星的三幅SAR圖像，分別用振幅離差法、子視相關(guān)法進(jìn)行相干點的提取，將兩個方法的結(jié)果與研

5、究區(qū)域的Google地圖作對比，驗證算法的正確性，并將兩個方法的結(jié)果進(jìn)行對比分析，分析各自的特點。
　　3、PS網(wǎng)絡(luò)解纏與線性參數(shù)求解。提取PS點之后，基于Delaunay三角網(wǎng)法構(gòu)建PS網(wǎng)絡(luò)，然后基于構(gòu)建的PS網(wǎng)絡(luò)建立相位差分模型，并對參數(shù)進(jìn)行估計，最后利用最小二乘平差法進(jìn)行線性參數(shù)的求解，得出各PS點上的形變速率值和高程修正值；為了得出整個區(qū)域的形變速率場，采用Kriging插值方法，插值模型選為高斯模型，得出整個區(qū)域的形變速

6、率場，將插值結(jié)果與預(yù)先設(shè)定的形變速率場作對比分析，驗證算法的正確性。
　　4、基于實測數(shù)據(jù)的PS-InSAR技術(shù)應(yīng)用實例。首先，采用8幅由歐空局提供的真實ENVIST衛(wèi)星SAR圖像，是該衛(wèi)星在2008年11月10日至2009年09月21日時間段內(nèi)拍攝的意大利拉奎拉地區(qū)的圖像（該地區(qū)于2009年04月06日發(fā)生6.3級地震），結(jié)合美國NASA提供的高精度SRTM數(shù)字高程DEM，基于開源InSAR處理軟件Doris平臺（選取2009年