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利用GPS位移数据校正2011日本Tohoku地震的InSAR形变场

轨道误差是InSAR数据处理中的一个重要因素,对从最初的图像配准到最后的高程值或形变值图像的生成都有着重要影响。含有误差的轨道参数造成基线误差以残差条纹的形式存在于干涉图中。本文利用4个条带的61景PALSAR升轨数据,通过InSAR干涉测量得到覆盖2011日本Tohoku地震的雷达视线向的地表同震位移场。通过联合GPS同震位移数据,采用二次多项式曲面拟合的方法去除InSAR同震形变数据中的卫星轨道误差,并分析雷达入射角变化对轨道误差去除的影响。对干涉图中拟合残差进行分析,改正后的InSAR同震形变场精度得到较大提高。     

Two-sided long baseline radargrammetry from ascending-descending orbits with application to mapping post-seismic topography in the west Sichuan foreland basin

One-sided ascending or descending Synthetic Aperture Radar（SAR） stereoradargrammetry has limited accuracy of topographic mapping due to the short spatial baseline（-100 km） and small intersection angle. In order to improve the performance and reliability of generating digital elevation model（DEM） from spaceborne SAR radargrammetry, an exploration of two-sided stereoradargrammetry from the combination of ascending and descending orbits with geometric configuration of long spatial baseline（-1000 km） was conducted in this study. The slant-range geometry between SAR sensors to the earth surface and the Doppler positioning equations were employed to establish the stereoscopic intersection model. The measurement uncertainty of two-sided radargrammetric elevation was estimated on the basis of radar parallax of homogeneous points between input SAR images. Two stereo-pairs of ALOS/PALSAR（Advanced Land Observing Satellite/Phased Array type L-band Synthetic Aperture Radar） acquisitions with the orbital separation almost 1080 km over the west Sichuan foreland basin with rolling topography in southwestern China were employed in the study to obtain the up-to-date terrain data after the 2008 Wenchuan earthquake that hit this area. Thequantitative accuracy assessment of two-sided radargrammetric DEM was performed with reference to field GPS observations. The experimental results show that the elevation accuracy reaches 5.5 m without ground control points（GCPs） used, and the accuracy is further improved to 1.5 m with only one GPS GCP used as the least constraint. The theoretical analysis and testing results demonstrate that the twosided long baseline SAR radargrammetry from the ascending and descending orbits can be a very promising technical alternative for large-area and high accuracy topographic mapping.     

多尺度相关性分析的机载双极化InSAR轨道误差校正方法

在高分辨率机载干涉SAR成像处理过程中,由于载机飞行过程中偏离理想轨迹,需要高精度的惯导系统和GPS系统记录载机的运动轨迹并进行运动补偿。然而,由于目前传感器导航精度的限制,在完成运动补偿处理后仍然存在轨道误差,从而影响干涉相位的精度,本文提出了一种机载双极化InSAR轨道误差去除方法。该方法利用小波多尺度分析对不同极化方式差分干涉相位进行多尺度分解,减弱地形误差相位、噪声相位对轨道误差的干扰,然后根据不同极化方式轨道误差的高度相关性,对相位进行降权改正,得到轨道误差改正后的差分干涉相位。为验证该方法的可靠性,分别采用模拟数据和E-SAR P波段双极化数据进行实验分析,结果表明原始差分干涉图中的轨道误差剔除明显,利用P波段获得的校正干涉图生成数字高程模型(DEM),轨道误差改正前后获取的DEM与LiDAR值的均方根误差(RMSE)分别为6.02 m和1.68 m,提高了InSAR测高精度。本研究为机载InSAR轨道误差补偿提供了一种新的思路。     

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使用ALOS DInSAR提取汶川地震同震地表形变场

为探测汶川Ms8.0地震引起的地表形变,用ALOS卫星PALSAR L波段SAR数据与GPS观测数据,采用两轨雷达差分干涉方法,计算出了地震影响区约83 194 km ² 范围内的同震干涉图与形变场。此外,以16个GPS点的形变数据为参考,对干涉形变的精度进行分析,结果表明：除近断层区域两类数据存在较大差异外,整体吻合程度较高。     

利用InSAR和GPS形变数据反演断层深部滑动的敏感性分析

为探究InSAR和GPS形变数据对断层深部滑动的敏感性,分别模拟走滑断层、正断层和逆冲断层在不同深度的滑动分布模型,并基于不同精度的InSAR和GPS形变数据反演了3类断层在不同深度位置的滑移分布。对3类断层的结果进行对比分析发现,实验得到的结论具有较好的一致性。结果表明,在相同深度时,基于高精度InSAR和GPS形变数据反演的深部滑动残差较小,而基于常规精度InSAR数据反演结果的残差较大;随着深度的增加,反演深部滑动的探测性呈逐步下降的趋势,其中基于高精度InSAR和GPS数据的滑动探测性高于基于常规精度InSAR的滑动探测性。当InSAR和GPS数据精度相同时,维度对断层深部滑动的探测性有一定影响。     

InSAR技术和孕灾背景指标相结合的地灾隐患识别

合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar, 简称InSAR)是获取地表形变的重要手段, 由于InSAR数据获取的限制和数据处理中产生的精度误差等问题, 在地灾隐患识别方面的工作还需要联合地质灾害本身进行分析。为此提出了一种基于InSAR技术与研究区孕灾背景指标相结合的方法, 并将其应用于三峡库区巴东段的地灾隐患识别研究中。研究结果表明, 使用ALOS-2 PALSAR雷达影像, 应用时序InSAR技术得到了研究区的变形空间分布和变化速率, 并结合研究区的孕灾背景, 将易发性等级、坡度、工程岩组和是否与灾害目录重叠4个指标作为地灾隐患判别的指标, 综合识别出19处疑似地灾隐患区, 然后对疑似地灾隐患区进行了逐一野外核查, 经验证地灾隐患识别成功率为78.9%。研究成果证明了将InSAR技术和孕灾背景相结合进行地灾隐患识别方法的可行性, 可在区域灾害识别中发挥重要作用。      

基于多视线向D-InSAR技术的三维地表形变抗差解算方法

针对粗差对多源InSAR数据三维地表形变解算的影响,提出一种基于多视线向D-InSAR技术的三维地表形变抗差解算方法。该方法利用多视线向D-InSAR地表形变监测数据,在最小二乘原则的基础上实现InSAR三维地表形变解算,获取平差观测量的残差,建立最小二乘残差与观测量单位权方差的函数关系,并通过计算出的单位权方差对InSAR地表形变观测量进行定权;基于等价权原理,选用IGGⅢ权函数实现三维地表形变的抗差解算。最后,以2009年意大利拉奎拉地区地震为例,对该解算方法的可行性和精度进行验证。结果表明,该方法可以获取可靠的解算结果。     

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