基于修正气象数据的GB-SAR大气改正

大气效应会影响地基合成孔径雷达(GB-SAR)的图像采集信号,对其测量结果产生很大影响,因此GB-SAR测量结果必须剔除大气效应的影响.基于气象数据(大气压强、温度和相对湿度)的大气改正模型,分析了单个气象因子对GB-SAR变形结果的影响特点,提出了先利用稳定点对相对湿度进行分时段修正,再利用修正后的气象数据对GB-SAR变形值进行大气改正的方法.在链子崖危岩体监测中的应用结果表明,该方法能有效削弱大气效应对GB-SAR的影响.     

基于气象数据的地基雷达大气扰动校正方法研究

大气扰动是影响地基雷达(Ground-based SAR,GBSAR)系统监测精度的主要因素,文中研究大气扰动对GBSAR相位的影响及相应的补偿方法。实验以自制的角反射器作为监测目标,利用气象数据补偿法改正角反射器相位,用观测区域的温度、气压和湿度建立大气折射模型,估算出大气折射率的变化来校正大气扰动误差。结果表明,文中方法能有效地剔除大气扰动相位,达到改善监测精度的效果。     

基于相干点目标的多基线D-InSAR技术与地表形变监测

失相干（Decorrelation）与大气波动是影响重复轨差分干涉测量（D-InSAR）进行地表形变信息提取的主要因素。相干性降低使得干涉纹图在空间上表现为不连续,难以完成相位解缠。重复观测时大气波动引起的相位延迟在空间域上的不均一分布则降低了D-InSAR提取形变信息,特别是空间范围覆盖较大的形变场的精度。介绍了一种基于相干目标的多基线D-InSAR数据处理算法。该算法根据少量SAR数据构成多基线干涉纹图集,分别利用点目标检测算法和相干系数均值作为相干目标提取的测度;利用相位回归分析模型对干涉相位进行时间域迭代处理,从干涉相位中提取线性形变速率和DEM误差改正,通过迭代处理补偿高程误差,解算线性地表形变速率。该算法提高了D-InSAR形变监测的时间采样率,能准确获取每个观测时刻的形变累积量。以沧州地区2004—2005年的SAR数据为例,获取了该地区地表沉降线性速率及其演变状况。     

InSAR观测值大气改正方法的研究进展

介绍了国际上InSAR观测值大气改正方法最新的研究进展，应用实例证明了由于大气（尤其是水汽）的影响，传统的InSAR形变量的监测精度往往只能限制在cm级；而利用GPS数据，通过基于地形的GPS扰动模型（GTTM），大幅度削弱了大气对干涉影像的影响，并成功地探测出了美国洛杉矾地区明显的季节性地表形变，形变量精度可提高到5mm左右。通过与GPS／MODIS集成大气改正模型的结果的比较表明，GTTM和GPS／MODIS两种大气改正模型在削弱InSAR观测值大气水汽影响方面具有很强的互补性。     

基于GCP方法的地基In SAR大气扰动误差改正分析

大气扰动误差作为地基InSAR测量中的一个重要误差源,其引起的干扰不可忽视。本文以滑坡监测区域为研究对象,基于IBIS-L系统获取到的监测区数据,根据热信噪比、估计信噪比、空间相关系数和相位稳定性等特性,选取监测区域内稳定的GCP对观测目标中的大气扰动误差进行改正。实验结果表明,GCP方法能有效削弱地基In SAR测量中的大气扰动影响,提高观测的精度。     

GB-SAR变形监测技术研究现状与展望

地基合成孔径雷达（GB-SAR）技术是近十多年发展起来的地面主动微波遥感技术，可进行非接触、高精度、大范围、远距离的变形监测，在变形监测领域具有重要意义。本文首先介绍了GB-SAR干涉测量基础理论和研究现状，归纳了目前主要的GB-SAR系统，详细列举了现有系统的关键参数；进而分析了GB-SAR技术在基础设施、滑坡、矿山、冰川运动及文物保护等变形监测领域应用的优势和不足，总结了地基雷达系统在实际应用中面临的挑战；最后从多维形变、大气改正等方面对其应用前景进行了展望。     

IPTA监测圣佩德罗湾港口地表时序沉降

常规D-InSAR技术已成功应用于由于火山、地震等引起的地表形变监测,然而受时间失相干和大气延迟等影响,该技术监测地表沉降形变的精度只能达厘米级。本文以美国圣佩德罗湾港口为研究对象,采用干涉点目标分析(IPTA)技术,选用二维线性相位模型对时序差分干涉相位图迭代回归分析,逐次去除大气延迟、DEM误差以及噪声等的影响,最终提取出准确可靠的形变序列相位信息。结果证明IPTA技术对长期微小的地壳累积形变探测具有广阔的应用前景,而且IPTA技术在实现效率和数据存储方面都优于常规的PS-InSAR。     

一种联合估计形变和大气误差的改进LiCSBAS方法

多时相InSAR(interferometric synthetic aperture radar)技术以其大范围、高时空分辨率、可以获取毫米级甚至亚毫米级形变信号等特点,被广泛应用于大范围地表沉降监测。针对目前时序分析在获取研究区影像和数据预处理上耗时量大的问题,利用LiCSAR(looking inside the continents from space with synthetic aperture radar)产品,采用时序分析新方法 LiCSBAS提高了解算效率。该方法采用整体干涉对质量检验和相位环闭合差,探测二维相位解缠存在的解缠误差,剔除相干性较低的干涉对和大误差像元。为了减弱大气误差的影响,利用通用型大气改正在线服务产品进行大气误差改正,并在此基础上提出了一种形变参数和大气相位联合估计方法。以成都平原地区和西部山区为例,获取2016—2020年共90景影像进行时序分析新方法实验研究。结果表明：（1）提出的联合估计算法在地形起伏明显地区可以有效地抑制大气误差的影响,同时在大气效应不明显的地区也不会错估而引入相位误差;（2）监测的大部分区域表现较为稳定,年际沉降形变速率...     

固定点法GBSAR大气扰动误差改正方法研究

大气扰动是影响GBSAR观测精度的主要因素,基于固定点法的误差改正研究具有实际意义。本文基于GBSAR的IBIS-L系统获取监测区域实时位移信息,利用不同分布的固定点对位移进行了改正,得到目标点实际位移量。将改正后位移量与传统正垂线数据进行了对比分析。试验结果表明,固定点法可剔除大部分大气扰动影响,改正效果显著,且不同点位的固定点改正效果存在差异。     

基于短基线集技术的城市地表沉降监测研究

通过对合成孔径雷达干涉测量的去相干分析,提出了基于短基线集（SBAS）技术进行地表形变监测的方法。该方法能够克服DInSAR易受时间、基线去相干等因素的影响,通过对短时-空基线组合的影像对进行干涉处理以提取高相干点,利用大气延时相位与相位噪声在频域不同特性以达到二者分离的目的,最终获取监测区域长时间缓慢地表形变的演变规律。本文利用2007-2011年16景南京地区ALOS数据进行了短基线差分干涉试验,并通过实测水准数据进行了对比,结果表明该技术能够较准确地反演出地表的形变场及累积形变量。     

多传感器集成的体视化形变监测模型研究

采用地面合成孔径雷达干涉测量(GB-SAR)、三维激光扫描、数码相机、GNSS和无线传感器网络等多种传感器集成技术,设计集成角反射器、紧凑有源转发器、GNSS接收机天线和物理传感器的专用目标特征点装置,将其布设在监测对象表面,自动获取监测对象的空间信息和内部物理状态信息,对GB-SAR雷达干涉测量数据算法进行探讨,在此基础上研究地基雷达干涉影像,将监测对象表面三维模型和内部物理状态模型进行融合,建立体视化形变监测模型的算法,从而实现在模型上对任意兴趣点形变信息进行自动提取和分析。     

阿尔金断裂带宽幅InSAR对流层延迟估计方法评估

近年来,宽幅合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar, InSAR)技术已被广泛用于地质灾害普查、地壳形变监测等方面,但对流层相位延迟影响极大限制了大范围、缓慢构造形变监测的精度。以覆盖地形起伏强烈的阿尔金断裂带西段的两类宽幅InSAR时间序列为例,分析了欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)、InSAR通用型大气改正在线服务(generic atmospheric correction online service for InSAR, GACOS)、地形相关线性模型这3类方法对大尺度对流层延迟的改正效果。结果表明,经GACOS改正后的Envisat ASAR与Sentinel-1宽幅InSAR干涉图序列的相位标准差均值削减量分别可达68.1%和54.5%,整体优于ECMWF和地形相关线性改正方法,能够为国内外InSAR用户开展宽幅InSAR大范围地质灾害监测等应用提供关键可靠的支持。     

基于CGPS的CRInSAR大气改正——以香港地区为例

基于角反射器的合成孔径雷达干涉测量（Corner Reflector InSAR）在低相干地区的地表形变监测中具有很大应用潜力。在CRInSAR所有误差源中,大气影响是最主要的影响因素之一。针对CRInSAR中的大气影响改正问题,详述了利用连续GPS站的数据和地面气象观测资料来对角反射器的大气影响进行改正。并利用香港地区12个GPS连续站的数据对6个角反射器上的大气影响做出改正,得出了较为可靠的结果。     

GB-SAR构建永久散射体网改正气象扰动方法

气象扰动对地基合成孔径雷达干涉测量技术的测量精度影响较大,选取合适的气象改正方法关系到测量结果的精度和可靠性。分析了常用的地基合成孔径雷达气象改正模型及方法,提出了一种利用永久散射体(permanent scatterers,PS)气象改正网的全场景气象改正方法,并将该技术应用到施工期的高危边坡监测实验中。结果表明,该方法可有效削弱气象影响,提高测量精度,准确探测出高危边坡中的不稳定区域。通过与传统选点气象改正的改正结果和测量机器人测量结果的比较分析,证明该方法可有效应用于高危边坡变形监测中,在复杂环境下气象影响可控制在亚mm级。     

利用附加系统参数的InSAR轨道误差估计

针对利用小波分析方法联合二次曲面模型改正合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)轨道误差时观测值的系统误差特性,该文在传统二次多项式的基础上建立了一种附加系统参数的轨道误差改正模型。利用小波分析方法可以有效提取干涉相位中的低频部分,二次多项式法计算简便,附加系统参数平差原理顾及了观测值中其它系统误差项的影响,结合3种方法更准确地求解出了改正模型参数,实现了对InSAR轨道误差的有效估计去除。基于伊朗巴姆地区的ENVISAT ASAR数据实验表明:在使用所提算法去除轨道误差相位后的干涉图中,远离形变区域位置的相位值基本趋近于0rad,轨道残差相位也基本得到消除。     

InSAR地形重建中大气效应的估计和去除

有效估计和消除大气效应的影响是提高InSAR应用能力的关键之一。本文对重复轨道干涉模式下大气相位产生的原因及其时空分布规律进行分析研究,提出了一种利用外部低分辨率DEM数据辅助改正大气相位的方法,通过对比大气改正前后结果DEM的高程精度验证了方法的有效性。     

星载宽幅雷达干涉监测大范围地震形变技术研究

宽幅雷达成像模式可监测大范围地震形变,但该模式与条带成像模式存在差异。针对这些差异,深入分析了图像拼接、大气效应校正和大地水准面差距改正等方面的关键技术,提出了基于配准加权的拼接方法和基于EGM96的大地水准面差距改正方法,分析了适应于宽幅SAR干涉的大气校正模型。在此基础上,对ENVISAT卫星宽幅数据干涉测量成果进行了校正,并分析了汶川地震和于田地震的宽域形变场。     

地基合成孔径雷达对目标三维形变的监测

形变监测是在各类大型建筑物倒塌、桥梁垮塌、滑坡等灾害事故发生前进行预警的重要手段。地基合成孔径雷达干涉测量技术在形变监测的各类方法中，优势明显并已经得到广泛应用。针对现在GB-SAR只能测量目标一维形变的问题，本文提出了一种平行合成孔径雷达的概念，通过在多孔径干涉技术得到的二维位移基础上，融合平行雷达监测的目标位移数据，准确演算得到目标的三维位移信息，从而反映出目标的真实位移，对于建筑物结构性能的监测和诊断具有重要意义。     

地基SAR在滑坡形变监测中的应用

地基InSAR是近年发展起来的基于地基SAR (GB-SAR)获取地表形变的一种新的技术手段,分辨率高、可实时监测,实现毫米级形变监测精度,为近距离滑坡实时监测与预警提供了先进的技术手段。本文首先以澜沧江某滑坡体为研究对象,在滑坡体对岸设立固定站点,按固定频率进行GB-SAR数据采集;然后通过先后两景影像形成干涉对,利用相干阈值方法提取相干点目标;最后利用形变模型提取滑坡体形变结果。研究表明,地基SAR可获得整个滑体形变边界、形变大小空间分布及时间变化历程,对滑坡体灾害实时监测非常有效,可为滑坡灾害监测及预警提供参考。     

青藏高原西北缘时序InSAR对流层延迟改正方法评估

合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar, InSAR)的时序分析是监测大面积地表缓慢形变的重要手段,但对流层延迟相位大大影响了形变监测的精度。以青藏高原西北缘为研究区域,分析了经验模型线性改正、通用型InSAR大气校正在线服务(generic atmospheric correction online service for InSAR, GACOS)改正和欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)最新发布的ERA5(ECMWF reanalysis v5)数据集改正3种方法在时序InSAR反演形变速率中的改正效果。通过掩模技术计算非形变区的速率标准差,分析形变速率与地形的相关性,并与GPS数据进行比较分析后发现,自西向东的3个研究区域76.5°E～79.7°E(D136)、80.5°E～83.7°E(D165)、84.9°E～88.1°E(D19)范围内,其线性改正后标准差分别降低了41.05%、59.21%、25.13%,而GACOS改正后标准差分别降低了38.76%、55.97%、30.73%,ERA5改正后其标准差分别降低了10.05%、30.11%、20.15%。此外,InSAR与GPS站视线向形变速率比较显示线性改正、GACOS改正与ERA5改正后3个研究区域内其均方根误差分别降低了46.07%、51.28%和35.51%。对于青藏高原西北缘,3种方法均可削弱对流层延迟效应,其中线性改正和GACOS改正的效果好,适用性更高,ERA5受地面监测站点密度影响,在该区域改正效果稍差。