人工角反射器辐射特性及其像素级精定位参数

角反射器精确定位是角反射器微形变获取的前提,文中从研究角反射器影像特征入手,详细介绍了角反射器强度、相关性和光谱离散指数（MSR-Mean to Standard deviation Ratio）影像特征：1）角反射器强度影像特征明显,其影像扩散在多个像素上,Envisat数据中角反射器表现为亮点,而TerraSAR数据中角反射器呈明显的十字型;2）角反射器MSR影像特征不明显;3）不同带宽多视处理后统计得到的角反射器相关性聚焦在一个像素内,而且相关值明显高于周边像素。将角反射器强度、相关性和MSR作为衡量光谱稳定性的参数,对比分析不同参数定位出的角反射器像素位置及其对应的相位信息,结果表明：角反射器强度易受背景干扰,此参数定位角反射器容易产生偏差;角反射器MSR值与背景差别小,不能单独用于角反射器定位;角反射器相关性聚焦性好,相关性参数能准确定位角反射器的像素位置,对应的相位值比其他参数定位得到的相位值相对稳定。     

干涉成像雷达(INSAR)技术及其应用现状

介绍了干涉成像雷达（ＩＮＳＡＲ）技术的发展历史、基本原理和关键技术,以及星载ＩＮＳＡＲ的处理流程,还介绍了主要的应用领域,特别是ＩＮＳＡＲ在确定兰德斯地震位移场中的应用。说明ＩＮＳＡＲ在三维信息获取及地壳形变监测方面具有良好的应用前景     

巴姆地震地表形变的差分雷达干涉测量

利用星载合成孔径差分雷达干涉技术和ENVISAT卫星雷达数据, 获得了2003年12月26日伊朗巴姆的里氏6.5级地震引起的同震地表形变场,并详细地介绍了信号处理的过程. 利用地震前后的相干图的差异及形变场的突变棱线, 精确确定了地面上断层裂缝的位置、形状和长度. 这对震源理论模型的参数估计提供了依据. 由雷达干涉技术测量得到的形变场与理论模型模拟的结果一致.     

干涉雷达在获取地震同震位移场中的应用

给出了干涉雷达位相构成的表达式,其次对干涉雷达的数据处理方法进行了比较分析并且对一些数据处理应注意的问题进行了阐述;最后以1997年11月8日西藏玛尼发生的7. 5级地震前后的ERS-1/2干涉雷达数据为基础,介绍了干涉雷达在获取西藏玛尼地震同震位移场中的应用。     

雷达干涉测量在地震形变研究中的应用

合成孔径雷达干涉测量(DInSAR)以厘米乃至毫米的精度和很大的空间覆盖范围实现地表形变观测,它是进行地壳形变观测的重要手段,在地震形变研究中发挥着越来越重要的作用。本文首先简要给出了微波雷达测量的特征,阐述了雷达图像数据处理的基本方法,分析了InSAR技术的主要影响因素和观测精度。结合较新的研究成果,分析了雷达遥感图像研究地震形变的方法,讨论了DInSAR在震间、同震和震后形变观测研究中的最新进展。同时讨论了目前我国应用DInSAR研究地震形变中面临的主要问题,最后阐述了应用雷达干涉测量研究地震形变的发展趋势。     

差分雷达干涉测量原理及其在形变测量中的应用

介绍了差分雷达干涉测量物原理，说明了差分雷达干涉测量的几何条件，分析了雷达卫星的基线条件，图像的相关性和相位一致问题。介绍了利用这项技术在波恩地区进行的验证实验和兰德斯地震研究的结果。建议尽快开展对差分雷达干涉测量技术的研究。     

雷达干涉测量对1992年兰德斯地震的运动学过程分两步反演的贡献

研究了1992年兰德斯地震的破裂过程。采用了两步法以限定滑动幅度和破裂时间之间的相互影响，否则会影响仅用地震资料得到的解。首先用独立的大地测量资料来约束滑动分布及其不确定性，然后获取破裂传播的时间特征。第一步用干涉测量数据和全球定位系统测量数据进行独立反演和联合反演，以给出三段断层模型上沿走向和倾向的滑动分布特征。我们采用遗传算法来检验解的唯一性，并使用最小二乘找出拟合最佳的模型。根据大地测量的反演结果我们认为：用干涉测量数据足以给出兰德斯地震的滑动分布。由于在我们的构型中地表形变对浅层滑动比较敏感，因而所得到的地表滑动幅度比深层要高。得出的滑动分布与地表的地质观测结果一致，并证实了兰德斯地震的不均匀特征。霍姆斯特德谷断层（第2段）上绝大多数滑动发生在浅层，最大深度约为7m。另一个滑动较大的区是在8km深的约翰逊谷断层上（第1段）。第二步则反演了强地面运动数据，使用了预设的最终滑动幅度和由大地测量数据推断的不确定性，对破裂过程的时间进程进行了约束。第二步强调地震随时间的强烈变化。高滑动区破裂前缘传播速度快，当破裂沿断层传播遇到阻力时其速度会减慢。平均而言，破有缘传播速度接近S波速度，并在开始后约20s约束。滑动幅度和破裂速度的较大变化表明：对破裂过程的描述用凹凸体的连续破裂比用匀速脉冲传播更为准确。     

激光实时干涉计量技术和雷达差分干涉技术测量形变的对比研究及其意义

分别叙述了激光干涉技术和雷达差分干涉技术的原理及应用. 采用激光实时干涉计量技术实验室观测试样在加压过程中的形变,研究不同破裂孕育区所表现的不同应变异常场特征. 采用雷达差分干涉技术可以测量地形及地表形变,并且有西藏玛尼、张北——尚义等地震前后的形变测量结果. 指出激光实时干涉计量技术与雷达差分干涉技术相似,都是以条纹变化图研究形变异常场特征. 因此, 对雷达差分干涉技术测量的孕震过程中的形变场,特别是临近大震发生前的形变场特征进行观测和以激光干涉技术进行实验及对比研究均将很有意义.      

Dynamics in land-surface conditions on the Tibetan Plateau observed by Advanced Synthetic Aperture Radar (ASAR)

Abstract

A time series analysis of 152 VV-polarized Advanced Synthetic Aperture Radar (ASAR) Wide Swath Mode (WSM) images collected over the central part of the Tibetan Plateau is presented for the period from April 2005 to September 2007. The signatures of a grassland and a wetland are studied to identify the impact of three land-surface states on the backscatter (σ°). The considered land-surface states are soil moisture, soil temperature and vegetation biomass represented by Système Pour l'Observation de la Terre (SPOT) Normalized Difference Vegetation Index (NDVI). Comparison of the σ° time series with these land-surface states via a multivariate regression shows that the grassland σ° are well represented by the soil moisture dynamics, while the wetland σ° also has a strong correlation with soil temperature. Further, we found that the contribution of the NDVI to the explanation of the temporal σ° variability is limited for both the grassland and wetland.     

InNSAR在地震研究中的应用

介绍了将InSAR用于检测地表形变(地壳形变和火山形变)和地震研究取得的成果与相关问题，以及它在地震研究中的应用前景。     

基于虚拟特显点的高精度InSAR性能评估方法

由于特显点的高相干性,基于图像特显点的InSAR性能评估方法存在指标计算偏高的技术缺陷.为了客观评价InSAR性能,通过在实际特显点邻域引入虚拟特显点作为评估样本点,提出一种改进的InSAR性能评估方法.该方法利用特显点的高信杂比特性,并通过实际特显点和虚拟特显点的精确相对定位,可准确估计虚拟特显点在SAR图像中位置坐标,同时避免了特显点高相干性的不利影响.全流程的分布式卫星InSAR信号仿真实验验证了虚拟特显点InSAR性能评估方法的有效性,绝对、相对干涉相位估计精度及绝对、相对测高精度等主要InSAR性能指标的计算精度更高.     

基于时间序列的InSAR相干性量级估计

本文提出了一种适用于InSAR数据处理的自适应相干性量级估计方法,该方法能够满足复信号随机平稳的假设前提,并兼顾运算效率与估计精度.此方法生成的相干图具有很好的分布特征,避免了影像空间分辨率的损失.提出的算法分为两个步骤:(1)根据地物后向散射特性,对时间序列SAR影像进行聚类分析,选择具有同分布的样本,保证SAR影像质地平稳条件;(2)对干涉图进行条纹频率估计,采用极大似然(ML)条纹频率估计方法去除系统相位引起的复信号非平稳性,并根据Cramer-Rao边界条件改善条纹频率的估计精度.以美国南加州洛杉矶地区的ENVISAT ASAR数据集为例,本文将新方法与现有方法进行了量化分析.结果表明,较传统方法而言,基于时间序列的相干性估计方法能够得到更可靠、精度更高、空间特征更鲜明的干涉相干图.     

基于快速分布式目标探测的时序雷达干涉测量方法:以Lost Hills油藏区为例

针对当前分布式目标雷达干涉测量运算效率低、选点困难等问题,本文提出了一种建立在快速同质点选取下的干涉数据处理框架.相比之前的时序数据处理方法,新方法具有选点快速、自适应性强的特点,能在保留影像分辨率基础之上增加空间点密度.另外,在统计推断的基础上,提出基于无偏空间相干性估计的分布式目标选择方法,进而弥补了传统经验阈值设定的缺陷.本文以美国加州Lost Hills油田区为例,在论证数据处理框架的可行性基础之上,分析了因孔隙流体萃取和孔隙压力降低引起的地表变形.     

InSAR可检测的最大最小变形梯度的函数模型研究

InSAR干涉图中的相位噪声是相干性和视数的函数.InSAR能检测的地表最大最小形变梯度,除了受到InSAR硬件的限制外,还直接受到InSAR干涉图中噪声强弱的影响.此外,由于多视处理会改变像元的大小,也会引起可检测的最大最小形变梯度显著变化.本文研究了InSAR可检测的地表最大最小形变梯度与相干性和视数的关系,并建立了视数为1、5和20时（ERS和ENVISAT常采用的多视数）InSAR可检测的最大最小形变梯度的经验函数模型.最后,本文用伊朗Bam地区的Enivsat ASAR数据进行了试验,结果表明该模型能够准确地判别不同视数和相干性情况下地表变形能否被InSAR技术所检测.与Baran只考虑了相干性的模型相比,本文的模型适用范围更广.     

Wetland hydroperiod classification in the western prairies using multitemporal synthetic aperture radar

Wetlands represent one of the world's most biodiverse and threatened ecosystem types and were diminished globally by about two‐thirds in the 20th century. There is continuing decline in wetland quantity and function due to infilling and other human activities. In addition, with climate change, warmer temperatures and changes in precipitation and evapotranspiration are reducing wetland surface and groundwater supplies, further altering wetland hydrology and vegetation. There is a need to automate inventory and monitoring of wetlands, and as a study system, we investigated the Shepard Slough wetlands complex, which includes numerous wetlands in urban, suburban, and agricultural zones in the prairie pothole region of southern Alberta, Canada. Here, wetlands are generally confined to depressions in the undulating terrain, challenging wetlands inventory and monitoring. This study applied threshold and frequency analysis routines for high‐resolution, single‐polarization (HH) RADARSAT‐2, synthetic aperture radar mapping. This enabled a growing season surface water extent hyroperiod‐based wetland classification, which can support water and wetland resource monitoring. This 3‐year study demonstrated synthetic aperture radar‐derived multitemporal open‐water masks provided an effective index of wetland permanence class, with overall accuracies of 89% to 95% compared with optical validation data, and RMSE between 0.2 and 0.7 m between model and field validation data. This allowed for characterizing the distribution and dynamics of 4 marsh wetlands hydroperiod classes, temporary, seasonal, semipermanent, and permanent, and mapping of the sequential vegetation bands that included emergent, obligate wetland, facultative wetland, and upland plant communities. Hydroperiod variation and surface water extent were found to be influenced by short‐term rainfall events in both wet and dry years. Seasonal hydroperiods in wetlands were particularly variable if there was a decrease in the temporary or semipermanent hydroperiod classes. In years with extreme rain events, the temporary wetlands especially increased relative to longer lasting wetlands (84% in 2015 with significant rainfall events, compared with 42% otherwise).     

三维探地雷达技术在道路塌陷空洞探测中的应用

道路塌陷空洞一直是威胁交通安全运行的重要隐患,对道路塌陷空洞的探测方法进行研究具有重大的现实意义。研究工作通过实例探讨三维探地雷达（GPR）对道路塌陷区进行探测的方法技术及其应用效果。为查明道路塌陷空洞的空间分布特征,在塌陷区布设了共23条测线,1.0 m×0.5 m的三维测网并进行数据采集;通过对雷达数据进行处理,获得不同测线、不同方向的三维雷达剖面。结合地质情况对上述图件进行综合分析与解释,准确地查明塌陷空洞的位置、埋深及发育程度;经开挖验证,解译结果可靠。工程实践表明,三维探地雷达技术可以快速、高效地应用于道路塌陷探测中,其探测结果可为塌陷区后续施工以及安全防治提供参考。     

An evaluation of the role played by remote sensing technology following the World Trade Center attack

Remote sensing technology has been widely recognized for contributing to emergency response efforts after the World Trade Center attack on September 11th, 2001. The need to coordinate activities in the midst of a dense, yet relatively small area, made the combination of imagery and mapped data strategically useful. This paper reviews the role played by aerial photography, satellite imagery, and LIDAR data at Ground Zero. It examines how emergency managers utilized these datasets, and identifies significant problems that were encountered. It goes on to explore additional ways in which imagery could have been used, while presenting recommendations for more effective use in future disasters and Homeland Security applications. To plan adequately for future events, it was important to capture knowledge from individuals who responded to the World Trade Center attack. In recognition, interviews with key emergency management and geographic information system (GIS) personnel provide the basis of this paper. Successful techniques should not be forgotten, or serious problems dismissed. Although widely used after September 11th, it is important to recognize that with better planning, remote sensing and GIS could have played an even greater role. Together with a data acquisition timeline, an expanded discussion of these issues is available in the MCEER/NSF report “Emergency Response in the Wake of the World Trade Center Attack; The Remote Sensing Perspective” (Huyck and Adams, 2002)