時(shí)間序列差分干涉SAR三維形變場(chǎng)的提取.pdf

1、長(zhǎng)期以來(lái)，地表的活動(dòng)往往都是從量變到質(zhì)變的動(dòng)態(tài)變化過(guò)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(duì)某一地表區(qū)域進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)、穩(wěn)定的觀測(cè)，對(duì)學(xué)者揭示地學(xué)現(xiàn)象的時(shí)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(cè)地形的微小形變和預(yù)測(cè)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(shí)間去相關(guān)、空間去相關(guān)和大氣延遲因素的影響。針對(duì)這個(gè)問(wèn)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(wèn)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(duì)地形形變的監(jiān)測(cè)能力可以達(dá)到毫米級(jí)精度。
　　本論文首先論述了時(shí)間序列InSAR理論與方法的發(fā)展現(xiàn)狀，同時(shí)對(duì)該技術(shù)的發(fā)展前景和趨勢(shì)進(jìn)行了分析與預(yù)測(cè)。然后針對(duì)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(duì)其中的關(guān)鍵技術(shù)做了實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行了分析，主要包括SAR圖像的配準(zhǔn)、使用相干點(diǎn)識(shí)別方法進(jìn)行PS點(diǎn)的探測(cè)，PS網(wǎng)絡(luò)解纏及線性參數(shù)的求解等步驟；最后利用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，使用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)地震區(qū)的形變速率的監(jiān)測(cè)，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(chǎng)。主要的研究?jī)?nèi)容如下：
　　1、SAR圖像配準(zhǔn)。利用兩幅真實(shí)的ENVISAT衛(wèi)星SAR圖，并選取主圖像的中心點(diǎn)作為同名

4、點(diǎn)，利用SAR圖像頭文件里的基本參數(shù)，實(shí)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(yàn)證算法的正確性；然后研究基于相干系數(shù)法的亞像素級(jí)配準(zhǔn)算法，對(duì)軌道參數(shù)粗配準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行精配準(zhǔn)，通過(guò)比較分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)證算法的正確性。
　　2、相干點(diǎn)的選取。研究了振幅離差法、子視相關(guān)法兩種相干點(diǎn)目標(biāo)提取辦法，并利用真實(shí)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(diǎn)的提取，將兩個(gè)方法的結(jié)果與研

5、究區(qū)域的Google地圖作對(duì)比，驗(yàn)證算法的正確性，并將兩個(gè)方法的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，分析各自的特點(diǎn)。
　　3、PS網(wǎng)絡(luò)解纏與線性參數(shù)求解。提取PS點(diǎn)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(duì)參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，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(diǎn)上的形變速率值和高程修正值；為了得出整個(gè)區(qū)域的形變速率場(chǎng)，采用Kriging插值方法，插值模型選為高斯模型，得出整個(gè)區(qū)域的形變速

6、率場(chǎng)，將插值結(jié)果與預(yù)先設(shè)定的形變速率場(chǎng)作對(duì)比分析，驗(yàn)證算法的正確性。
　　4、基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的PS-InSAR技術(shù)應(yīng)用實(shí)例。首先，采用8幅由歐空局提供的真實(shí)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(shí)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(jí)地震），結(jié)合美國(guó)NASA提供的高精度SRTM數(shù)字高程DEM，基于開(kāi)源InSAR處理軟件Doris平臺(tái)（選取2009年