【InSAR技术原理概述5900字】

1InSAR技术原理概述 1 5 7 131.1InSAR干涉几何光和红外遥感，SAR成像属主动遥感，因雷达传感器所采用的波长较长，受大气散射的影响较小，可以穿透云层、薄雾、雨和尘埃等，故SAR主动遥感具有全天候、全SAR系统利用脉冲波束压缩技术提高距离分辨率，利用合成孔径技术等效放大天获得合成孔径雷达原始数据，其成像几何关系见如H假设合成孔径雷达孔径长度为D,方位向分辨率可以表示为：式中，λ为雷达波长；R为斜距；L为了更加直观反应SAR系统的成像特性，可将斜3SLC)。SLC数据由两部分组成：复数的实部记录振幅信息；复数的虚部记录相位信 式中，a表示复数的实部；b表示复数的虚部；√a²+b²表示强度信息；InSAR干涉测量的几何原理如图2-2所示。其中P为两颗卫星观测地表的同一目在对主、从影像进行干涉分析，实质是两幅SAR影像对应像素复数值的共轭相45由式(2-7)和式(2-8)可以得到干涉相位表达式：上述讨论忽略了InSAR地表形变探测时大气延迟相位和噪声相位对地表就是对覆盖同一区域的不同时期的SAR影像进行差分干涉处理得到差分干涉相位，然后去除差分干涉相位中除形变相位以外的其余相位以提取雷达LOS信息。自1989年Gabriel等人提出DInSAR方法以来，随着InSAR方法与理论的不断发展，DInSAR已被广泛应用于地震、滑坡、火山、冰川和地表沉陷等方面的监测和DInSAR提取地表形变信息的数据处理流程一般包括SAR影像配准、相位干涉图或R₂≈R₂+△r△r,故式(2-17)可变为：7项则是由于地表位移引起的形变相位(雷达视线方向),即形变相位为：将式(2-19)进行变换，可得到地表形变量为：由式(2-20)可知差分干涉相位的一个整周相位(即一个干涉条纹)对应于λ/2 (雷达波半波长)的地表形变量，显然，对于DInSAR地表形变测量来说，雷达波雷达视线方向的投影。当地表形变方向与雷达视线方向垂直或夹角较大时，通过DInSAR技术难以探测到这种形变，这是DInSAR监测地表形变的一个局限性。可避免会受到大气的影响。同时，DEM数据与卫星轨道参数也存在误差，这就会在来失相干的问题。这些问题里对DInSAR测量精度影响最大的是大气误差和时空失相了PSInSAR理论。该理论的整体思路是对覆盖研究区域的多幅SAR影像配准后选取合适的方法识别PS点(具有稳定雷达散射特性的点目标点目标),并以一幅影像作为主图像，其他影像作为干涉对产生相应的干涉相位。然后提取识别出的PS点的干涉变相位叠加即得PS点的形变相位。最大，即保证式(2-21)γ的值最大，并选择这景影像为主影像，将其余N景影像分接下来通过SAR影像的振幅信息和干涉的相位信息采用振幅离PS点，其表达式为：然后对最终的PS点进行组网，从而进行相位解缠、大气延迟相位的获取、空间如图2-5所示。去平去地形相位稳定性分析非线性形变形变时间序列永久散射体(下文简称PS)是指在长时间序列中能够保持高相干性且强散射特9图像强度图上显示为亮点，PS点的相位稳定性使得它不受时间、所以，如何从SAR影像中识别PS点是PSInSAR技术中关键步骤。目前探测PS点的方法有很多，例如相干系数阈值法、振幅离差指数阈值法、相位离差指数阈值法，系数为0,则表示两个图像完全不相干。如果值为1,则影像完全相似。设有N+1幅M、S分别是主、辅影像，公式如下：y“,并计算出相干系数的平均值严，通过设定合适的阈值T,筛选出PS点。则无法检测到一些周围有少量噪声的PS点，如果阈值太高，将提取有效像素周围分出的相关系数不能完全反映相关性。因此，仅靠相干系数来提取P0.25到0.4之间。第一个公式表明，比平均强度值高的像素点有着更好的相干性；第二个公式意味着具有较小ADI值的目标在时序上有着更好的稳相位离差阈值法主要是通过对地面目标在长时间序列上的相位稳定性来探测PS点。而相位稳定性是指地面目标后向散射特性的稳定性。首先按式(2-25)计算配准选取合适的相位离差阈值Tp,若候选的PS像元的相位离差小于给定的阈值，则选为PS点，若候选PS像元的相位离差大于给定的阈值，则剔除。元在记录相位时是非线性的，只是将相位的主值记录下来，因此对于探测PS点并不SBAS方法的主要原理是通过设置的时间基线和空间基线阈值为配准好的多景域长期序列的变形信息。与DInSAR方法相比，S术流程如图2-6所示。形变时间序列个干涉对组合，并且M满足式(2-27)所示关系：高程误差和其他噪声等因素的情况下，x表示方位向坐标和y表示距离向坐标，则该依据(2-30)和(2-31),可得：上式方程组为包含N个未知数的M阶方程。A为M×N矩阵A的秩为N(M×N),用最小二乘法可求解：此时ATA为奇异矩阵，设有L个子集，则A的秩为N-L+1,式(2-34)中方程的解式中，U为M阶正交矩阵，W为M×N阶正交矩阵，式(3-35)的最小二乘范数式(2-36)求得的相位解在时序上不连续，所以可以转化为求解相位变化速率，IM,和IS,为主从影像的时间序列。简化后，如下B为M×N阶的非列满秩矩阵，对B进行奇异值分解求得相位变化速率v,求积StaMPS永久散射体干涉测量技术是Hooper等于2004年提出的时序差分雷达干StaMPS算法的基本处理流程如图2-7所示。主要是先将SAR影像配准，需要从众多SAR影像中选取一幅作为主像，然后将振幅阈值和振幅离差阈值(一般取0.4)的点视为永久散射体的候选点，则第i幅干涉图中第x个候选点的缠绕相位nt,x.;可以表示为：式中，W为缠绕操作符，W.….里的五个相位分别为地表形变、大气延迟、轨道式(2-42)中，x,分别是形变、大气延迟和轨道误差分量的空间非相关部分之和。为了从这N个方程中求解每个PSC的和主影像的空间非相关相位其中