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。     

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。     

多雨山区InSAR对流层延迟改正模型

在InSAR大气延迟改正双差模型的基础上,推导了适用于三归法D-InSAR测量的大气延迟改正模型。利用新西兰GEONET北岛连续观测GPS数据,研究了多雨山区InSAR对流层延迟内插模型。     

基于CGPS数据的InSAR对流层延迟改正研究

利用CGPS数据和站间、历元间的双差模型来计算InSAR大气延迟改正量。通过新西兰GEONET站网CGPS数据,研究了多雨山区的InSAR对流层延迟内插模型及对流层延迟参数估计个数问题,实验表明IDW和Kriging内插模型都能较好的适用于多雨山区的InSAR对流层延迟改正量内插,每隔5分钟估计一个对流层参数是比较合理的。     

GPS对流层延迟改正模型及其InSAR应用研究

分析对样本点与待插值点间水平距离和高差赋予不同影响因子的改进反距离加权内插法(IIDW)。试验表明,改进的反距离加权内插法在GPS对流层内插方面内插精度优于传统反距离加权内插法,但是在将内插值应用到InSAR干涉图对流层延迟时,高程差对对流层延迟的影响却很小。     

InSAR生成DEM中WRF大气校正

利用星载重复轨道合成孔径雷达干涉测量InSAR技术获取数字高程模型(DEM),无法避免大气延迟效应的影响。InSAR大气校正的方法很多,但在DEM获取方面的大气校正研究却非常少见。本文研究星载重轨InSAR生产DEM时利用大气数值模式WRF(Weather Research and Forecasting model)得到的水汽结果进行大气校正的问题,重点讨论大气校正的策略,包括WRF模式设置和大气校正时机的选择,简要介绍了基于WRF运算结果的大气校正方法。利用Terra SAR-X数据进行实验,检验了所提出方法的有效性,证明了在干涉相位解缠前进行大气校正,比在相位解缠后进行的效果更好。将所提出方法应用于多基线、多波段InSAR干涉结果融合中,实验结果表明大气校正能够有效降低误差,对于相干性较高的地区效果更好。     

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。     

基于GPS的InSAR干涉图大气效应校正方法研究

大气折射延迟是InSAR测量的一个重要误差源,严重影响对干涉图的正确解译,因此必须对其进行削弱或消除,利用GPS连续运行站估计的大气天顶延迟可对干涉图中的大气效应进行校正.但离散的GPS天顶延迟须进行空间插值才能满足InSAR的高分辨率要求.本文基于天津的GPS观测数据,利用Berense、PANDA软件估算了天顶延迟...     

时序新方法在城市地面沉降监测中的研究

针对现有时序分析在大范围形变监测中数据处理时间长、存在大气延迟误差和相位解缠误差问题,该文利用LiCSAR产品,采用时序新方法LiCSBAS技术,引入GACOS产品进行大气改正,运用整体干涉质量检验和环闭合相位来剔除解缠误差。以昆明市为研究对象,选取2018—2021年获取的84景Sentinel-1影像进行实验研究。结果表明：LiCSAR产品能有效提高数据处理效率;采用CACOS产品对流层大气延迟进行改正具有一定效果;环闭合相位能够有效剔除解缠误差。利用该方法共监测出6个沉降区,其成因受城市建设、地质、地下水抽取等因素导致,相较于已有研究表明,A沉降区为新增沉降中心。该方法在大范围城市地面沉降监测中具有一定优势,可为防灾减灾事业及政府部门决策提供一种有效的手段。     

InSAR大气延迟误差分析

分析了大气延迟的各分量（干延迟、湿延迟、液态水延迟和电离层延迟）对InSAR观测的影响。结合InSAR／DInSAR的数学模型,推导了对流层延迟对重轨干涉测量模式影响的双差模型、对三轨法和四轨法DInSAR对流层延迟的三差模型。并基于此,依据误差传播定律推导了对流层延迟误差对InSAR产品精度影响的公式。