星载宽幅SAR干涉测量研究

星载宽幅SAR也称为ScanSAR,其干涉测量是一种宽测绘带的三维测高和变形监测模式。本文介绍了ScanSAR模式(Wide Swath Mode,WSM模式)干涉测量及其与IM模式(Image Mode)联合干涉测量的方法,提出ScanSAR干涉数据处理的具体实现方案,并通过实例验证了ScanSAR干涉测量不仅能得到与IM模式同样的监测结果,而且其覆盖面较广,易发现大范围的变形,尤其是大区域的缓慢形变。     

ScanSAR干涉测量中的关键误差影响

ScanSAR模式具有宽观测带和重访时间短的优点,广泛应用于地表形变监测,在监测缓慢形变领域具有宽广的前景。ScanSAR干涉测量与条带干涉一样,降低基线误差和DEM残差影响是其主要瓶颈。本文分析了ScanSAR的成像原理及误差成因,针对Bam地震的ScanSAR干涉图,比较了SRTM3和GDEM在ScanSAR差分干涉中的影响大小,对采用3种不同精度的ENVISAT轨道数据得到的ScanSAR干涉结果进行了比较研究,研究结果可为相关领域提供参考。     

星载宽幅SAR干涉数据处理研究

结合ScanSAR的工作原理和特点,提出了分条带处理的方法,分析了ScanSAR数据处理的关键,对比分析叠片式条带拼接和配准加权拼接两种方法,提出了改进的配准加权方法,并用实验证明了本文提出的分条带处理方法和改进的配准加权方法的可行性和可靠性,为ScanSAR干涉测量的进一步研究提供了科学参考。     

星载ScanSAR模式成像算法分析

ScanSAR模式是现在SAR卫星的工作模式之一，具有幅宽大，时间间隔短的优点。介绍了ScanSAR的成像原理，重点分析了全孔径RD算法，改进的SPECAN算法和ECS算法等几种适合于ScanSAR模式雷达回波成像的算法，并对其特点进行分析了比较。     

宽幅InSAR大地测量学与大尺度形变监测方法

随着人们对大尺度地形信息与地表环境变化监测需求的提升,以及哨兵1号（Sentinel-1A）、大地2号（ALOS-2）等合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）卫星的宽幅模式数据不断获取,宽幅雷达干涉测量（SAR interferometry,InSAR）技术已成为大尺度地形测绘、地球动力学（地震、火山、滑坡等）与人工地物结构健康监测等领域的研究热点。分析了两类宽幅SAR数据,即扫描（ScanningSAR,ScanSAR）模式与逐行扫描地形观测（terrain observation by progressive scans SAR,TOPSAR）模式开展干涉测量的主要限制条件与解决方法,探讨了宽幅InSAR形变监测关键误差估计与改正方法、时间序列分析技术与方位向位移观测技术,并给出2008年矩震级Mw 7.1新疆于田地震同震、震后形变监测应用。随着宽幅SAR数据的不断积累,宽幅InSAR大地测量学有望得到深入发展与应用。     

星载原子干涉技术用于地球重力场测量及其精度评估

重力梯度卫星GOCE通过搭载静电式重力梯度仪,将全球静态重力场恢复至200阶以上。目前GOCE卫星已结束寿命,亟须发展下一代更高分辨率的卫星重力梯度测量来完善200~360阶的全球静态重力场模型。原子干涉型的重力梯度测量在空间微重力环境下可获得较长的干涉时间,因此具有很高的星载测量精度,是下一代卫星重力梯度测量的候选技术之一。本文针对未来更高分辨率全球重力场测量的科学需求,提出了一种适用于空间微重力环境下的原子干涉重力梯度测量方案,其梯度测量噪声可低至0.85mE/Hz1/2。文中对不同类型的卫星重力梯度测量方案进行了重力场反演精度的对比评估,仿真结果表明,相比于现有静电式卫星重力梯度测量,原子干涉型的卫星重力梯度测量有望将重力场的恢复阶数提升至252~290阶,对应的累积大地水准面误差7~8cm,累积重力异常误差3×10-5 m/s2。     

星载方位多波束ScanSAR 成像

提出了一种新型星载方位多波束ScanSAR 工作模式, 实现了在保持方位向高分辨率的前提下对距离向 测绘带大幅扩展。分析了该工作方式的特点及主要相位误差, 给出了相应的误差补偿方法。介绍了该工作方式下回 波数据的模拟方法, 并讨论了几种适合该工作方式的成像算法。最后通过仿真对该工作方式的可行性及补偿方法的 有效性进行了验证。     

基于几何配准的多模式SAR影像配准及其误差分析

星载合成孔径雷达影像干涉处理时所需方位向配准精度因成像模式的差异而有所不同,目前在精密轨道条件下以几何配准为基础辅以影像信息的配准方案因其严格的理论模型和较高的精度成为干涉处理的首选。本文以TerraSAR-X影像为例,论证了不同成像模式影像所需的配准精度和卫星轨道精度,并通过理论分析和试验证明了精密轨道条件下,利用几何配准即可满足TerraSAR-X等卫星的条带模式影像干涉处理的需要;聚束模式影像需要在几何配准的基础上利用影像相干性或谱分集进一步优化配准结果。鉴于增强谱分集偏移量估计精度最高,本文进一步利用增强谱分集对比分析了不同轨道不同DEM条件下的几何配准误差。研究结果表明:卫星轨道切向误差是几何配准的主要误差源,目前常用3种DEM几何配准差异远小于0.001个像素,均可满足Sentinel-1影像干涉配准的需要。     

质心误差对分布式InSAR基线确定的影响及消除

高精度星间基线确定是分布式InSAR干涉测量中的关键技术。针对卫星在轨运行期间的质心与地面标校结果不一致问题,仿真分析了星体系x、y、z不同方向1 cm质心误差对InSAR星间基线确定的影响。结果表明:x、y方向的质心误差对基线解算影响很小;z方向的质心误差对基线解算影响显著,使得InSAR基线产品中含有明显的系统误差。提出了两种消除卫星质心误差影响的方法:一是在星载GNSS定轨过程中增加轨道径向的经验加速度予以补偿;二是增加星体系z方向的质心偏差估计。实验结果表明,经两种方法处理后得到的InSAR基线3维误差由8.8 mm分别降至0.13 mm和0.09 mm,98%以上的卫星质心误差影响被消除。     

深空导航高精度差分干涉测量技术研究

介绍了两种目前在深空航天器导航中广泛应用的高精度干涉差分测量技术一差分干涉单向距离测量（△DOR）和同波束干涉（SBI）技术。从基本原理、观测方式和应用现状等方面比较分析了两种技术。详述了ADOR和SBI的相位整周解模糊和相关处理两个关键技术。系统地分析了误差来源,从共同误差因素和特有误差因素两个方面进行了分析总结。     

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。     

Interferometry with ENVISAT wide swath ScanSAR data

The possibility to get efficient topographic mapping and monitoring of large-scale motions with ScanSAR interferometry has been demonstrated with the Shuttle Radar Topography Mission and RADARSAT mission. The Environmental Satellite Advanced Synthetic Aperture Radar (ASAR) sensor has been designed to provide enhanced capabilities for interferometric applications. Different types of interferometric products can be obtained by combining the various ASAR modes as stripmap synthetic aperture radar [image mode (IM)] and ScanSAR [wide swath (WS) mode]. This letter deals with the possibility to use WS data to get either mixed-mode (IM/WS) or ScanSAR mode (WS/WS) differential interferograms. The impact of digital elevation model localization errors on IM/WS interferograms and of scan pattern synchronization on WS/WS interferograms is investigated. Experimental results are encouraging and show that ASAR ScanSAR data can be routinely used for interferometric applications in both cases.     

基于小波多分辨率分析方法的海冰遥感影像数据融合

采用小波多分辨率分析方法，对辽东湾2000－01－18的海冰遥感数据（NOAA／ARHRR和Radarsat/ScanSAR)进行了融合分析，并从几方面对结果作了深入的分析和对比。文中首次采用了小波分析中的多层次分解和重构技术用于数据融合分析。     

InSAR技术基本原理及其数据处理流程

合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)是近20年发展起来的一种先进的极具发展潜力的空间观测技术,介绍了干涉测量技术的基本原理和获取DEM的数据处理过程,并简单介绍合成孔径雷达的发展及其在各方面的应用。     

VLBI data analysis with the GEOSAT software

The GEOSAT software for satellite geodetic and geodynamics applications has lately been extended to Very Long Baseline Interferometry (VLBI) applications. Geodetic VLBI data have been analyzed using this software and station coordinates and velocities, source coordinates, and earth orientation parameters have been derived in a global mode using data from the Extended Research and Development Experiment (ERDE) and the Research and Development series (R&D) within the NASA's CDP.It is demonstrated using the ERDE data, that the program is capable of calculating station coordinates with an accuracy of a few mm in the local horizontal plane and about 7 mm in the vertical direction. Analysis of the R&D dataset yields errors 2 to 3 times higher in all directions.