空间大地测量的最新进展(六)

5 合成孔径雷达干涉测量(INSAR)的最新进展 合成孔径雷达干涉测量(Synthetic Aperture Radar Interferometry或Interferometric Synthetic Aperture Radar,缩写为INSAR)是利用由一甚短基线(几m到大约1km)获得的两个相位相干的雷达影像,将两影像配合起来,以产生干涉条纹,已知基线长和姿态,便可得出地形三维信息的技术.影像可由同一合成孔径雷达(SAR)两次在目标上空通过(复通过)获得,既可由同一平台上两根分开的天线获得,也可由在串翼式飞机上工作的两独立的雷达获得.     

利用ENVISAT ASAR雷达数据提取DEM

主要讨论了利用 ENVISAT ASAR 雷达数据通过干涉测量技术提取 Bam 地区的 DEM。首先介绍了干涉测量的原理及干涉数据对的选取,然后介绍了 InSAR 数据的处理方法,最后用真实的数据提取 Bam 地区的 DEM。试验证明利用 InSAR 技术可以快速地、高精度地获取大面积的 DEM。     

D-InSAR技术在地面沉降监测中的应用

阐述了D-InSAR技术中影像数据处理过程,包括对其中复影像配准、干涉图滤波、去除平地效应等进行了说明,然后利用三轨法差分干涉测量技术和ENVISAT ASAR雷达影像数据成功地获取了Bam地震引起的地表形变场,对形变场进行了详细的解译,并生成了地形3维图。     

时序InSAR技术探测芒康地区滑坡灾害隐患

位于中国西藏自治区东南部的芒康地区受自然条件制约和人类活动影响,近年来滑坡等地质灾害频发,对电网建设运行、交通干线通行和人民生命财产安全构成严重威胁,亟需有效技术手段对该地区分布的滑坡灾害隐患进行探测识别,从而为防灾减灾提供决策信息支持。采用小基线集（SBAS）时间序列雷达干涉测量技术,对覆盖芒康地区的历史存档ALOS PALSAR和ENVISAT ASAR数据集进行处理分析,探测发现了分布在318国道沿线和金沙江河谷的多处疑似滑坡灾害隐患点,获得了潜在滑坡形变的空间分布图和时间演化特征,证明了时序InSAR技术应用于藏东区域地质灾害调查的可行性和有效性。     

GAMMA软件应用于InSAR相位解缠的研究

相位解缠是InSAR数据处理流程中的关键流程之一,直接决定着最后获得的数字高程模型或地表形变结果的精度。本文介绍了采用瑞士的专业雷达遥感数据处理软件GAMMA,对欧空局的ENVISAT一1卫星的ASAR合成孔径雷达传感器所获取的伊朗BAM地区的三景影像数据进行处理的方法,完成了对这三景数据从干涉数据选取到相位解缠的整个流程,最终获得其中两组影像对的相位解缠结果。     

京津冀地区1992—2014年三阶段地面沉降InSAR监测

京津冀地区是我国地面沉降灾害发育最严重的地区,几乎每年都造成巨大的经济损失。本文提出了改进的时间序列InSAR技术——多主影像相干目标小基线干涉技术（MCTSB-InSAR）,利用4颗卫星摄取的3个时段的时间序列SAR影像：ERS-1/2 SAR（1992—2000年）、ENVISAT ASAR（2003—2010年）、RADARSAT-2（2012—2014年）,获取了京津冀地区1992—2014年间3个时段的地面沉降信息。经与京津两地120个以上水准测量数据进行比较,3个时段的地表监测结果的精度分别为8.7、4.7、5.4mm/a。分析了北京和天津两市22年间地面沉降的时空变化特征,其中北京市地面沉降呈不断加重趋势;天津市地面沉降在1992—2010年间发展迅猛,在2010年以后有所减缓。同时,本文也表明MCTSB-InSAR技术是有效可靠的,在大区域地面沉降监测中具有推广应用价值。     

D-InSAR在地面形变监测中的应用研究

主要研究星载重复轨道干涉测量技术的原理、数据处理以及其在地表形变监测中的应用。采用ENVISAT ASAR影像作为实验数据,围绕D—InSAR数据处理过程中的关键技术这一主线,对其中的干涉复图像对的配准、干涉图的生成、去平地效应、差分、提取地表形变等内容进行了深入的探讨。     

利用干涉合成孔径雷达技术提取数字地面模型

简单介绍了干涉测量合成孔径雷达((INSAR,InterferometricSyntheticApertureRadar;简称:干涉雷达)的技术特点及原理,概述了干涉图像的相位解缠算法,并以西藏玛尼地区ERS-1/2SAR图像为例,提取了数字高程模型(DEM).     

InSAR提取DEM的原理与实践

介绍合成孔径雷达干涉测量的原理和DEM获取流程。基于Linux操作系统,利用Gamma软件处理平台,对上海某地区ERS-1／2卫星影像数据进行处理,成功提取高精度的数字高程模型。     

ENVISAT-ASAR数据产品介绍与数据处理

因ASAR（Advanced Synthetic Aperture Radar）具有全天候、全天时、穿透性强、多种入射角、宽幅成像、多模式、多极化等优势,而成为遥感研究和应用的热点。它是当今最先进的合成孔径雷达数据。本文对ENVISAT的ASAR数据类型进行介绍,并利用欧空局开发的雷达处理工具NEST（Next ESA SAR Toolbox）软件包和ENVI软件对雷达数据进行辐射定标、影像校正和图像滤波处理,为ASAR数据处理方法提供了有益补充。     

利用SAR数据研究南极Grove山地区冰流运动特征

Grove山地区是我国南极PANDA断面考察的重点研究区域之一。本文利用35 d时间间隔的Envisat ASAR数据,分别采用DInSAR、偏移量跟踪以及两者相结合的方法提取了该区域冰面流速信息,描述了该区域复杂的冰流运动特征,并对Grove山核心区的冰流运动特征进行分析。利用GPS实测数据和MEaSUREs流速进行精度分析,说明了结果的可靠性,并利用2006、2007和2009年三期南极冬季SAR数据提取了Grove山地区冰流速,发现该区域冰流速无明显年际变化。     

差分干涉测量（D—InSAR）技术在矿区地面沉降监测中的应用

收集了2008年12月至2009年7月的6景覆盖济宁某矿区ENVISATASAR数据,利用差分干涉测量技术进行矿区地面沉降监测应用研究。通过“双轨法”和“三轨法”,进行差分干涉处理,提取了差分干涉图、增强干涉图、相干图和地面形变图。并且对测量处理结果进行了分析和讨论,从而验证了差分干涉测量技术在矿区地面沉降监测中应用的可行性。     

SAR interferometric coherence analysis for snow cover mapping in the western Himalayan region

Abstract

Information of snow cover (SC) over Himalayan regions is very important for regional climatological and hydrological studies. Precise monitoring of SC in the Himalayan region is essential for water supply to hydropower stations, irrigation requirements, and flood forecasting. Microwave remote sensing has all weather, day and night earth observation capability unlike optical remote sensing. In this study, spaceborne synthetic aperture radar interferometric (InSAR) coherence analysis is used to monitor SC over Himalayan rugged terrain. The feasibility of monitoring SC using synthetic aperture radar (SAR) interferometry depends on the ability to maintain coherence over InSAR pair acquisition time interval. ERS-1/2 InSAR coherence and ENVISAT ASAR InSAR coherence images are analyzed for SC mapping. Data sets of winter and of snow free months of the Himalayan region are taken for interferogram generation. Coherence images of the available data sets show maximum decorrelation in most of the area which indicates massive snowfall in the region in the winter season and melting in the summer. Area showing coherence loss due to decorrelation is mapped as a snow-covered area. The result is validated with field observations of snow depth and it is found that standing snow is inversely related to coherence in the Himalayan region.     

星载SAR复数图像的配准

星载干涉雷达测量已经被证实用于生成大范围（乃至全球）的DEM或监测地表位移具有广阔的应用前景，其中SAR复数图像序列的精确配准是保证生成有效干涉相位图的重要环节之一。本文分析了卫星InSAR系统中所涉及的几种坐标系统变换问题，并提出了基于此的几何配准方案，即基于卫星轨道状态矢量、SAR成像几何进行配准的算法；同时，还设计了基于几何配准结果和能量影像相关技术的配准算法，最后使用ERS－1／2、JERS－1和RADARSAT卫星获取的3种SAR复数图像对分别做几何配准和相关配准试验和比较，并对卫星SAR图像质量和轨道数据质量作了定性分析。     

InSAR用于南极测图的可行性研究

利用1996年ERS 1/2tandem方式的雷达影像数据进行了生成Grove山数字高程模型的试验研究,并与实测的DEM进行比较分析,论证了利用InSAR技术进行南极测图的可行性。试验证明,在南极研究中,InSAR是一种非常有效的手段,不仅可用于地图制图,而且在冰川动力学、冰貌环境变化等研究领域也有巨大的潜力。     

一种顾及相干性的星载干涉SAR成像算法

在分析相干性与多普勒中心频率差之间关系的基础上,提出了一种顾及相干性的星载干涉SAR成像算法。在成像处理中,针对待干涉成像的SAR回波信号选择一致化的成像参数,充分保证干涉SAR复数影像对之间的相干性,进而得到高质量的干涉图。实验结果表明,所提出的成像算法更适用于雷达干涉测量(InSAR)的研究及应用。     

基于PALSAR数据的青藏高原冻土形变检测方法研究

季节性冻胀和融沉导致的地面形变是青藏高原冻土区建设施工与维护的主要问题。对冻融造成的形变进行有效监测是青藏铁 路建设与维护的前提。差分干涉测量技术是地表形变监测的重要手段之一,PALSAR（L波段的合成孔径雷达）数据在非城市区域具 有较高的相关性,适合青藏高原冻土区的地表形变监测。本文选用4景覆盖研究区域的PALSAR数据,研究利用该数据进行冻土形变 检测的方法,并对其检测结果进行了分析。结果表明,该方法与水准测量方法有较好的一致性。     

Observation of Sea-Ice Thickness Using ENVISAT Data From LÜtzow-Holm Bay, East Antarctica

To investigate the suitability of synthetic aperture radar (SAR) polarization data to estimate the sea-ice thickness in early summer in Lutzow-Holm Bay, Antarctica, we compared in situ ice thicknesses with the corresponding backscattering co-efficient for each polarization and the VV-to-HH backscattering ratio. The VV-to-HH backscattering ratio was derived from data acquired by ENVISAT Advanced SAR (ASAR). This ratio is related to the near-surface dielectric constant of the sea ice, which is, in turn, related to the developing process of ice and, thus, its thickness via changes in the near-surface sea-ice salinity. The sea ice encountered in the study area is close first-year pack ice and fast ice. For these old and relatively rough sea-ice types, the VV-to-HH backscattering ratio can be expected to depend on salinity-driven changes in the near-surface dielectric constant rather than changes of the surface roughness. We applied the empirical relationships between the ice thickness and the VV-to-HH backscattering ratio with the linear and logarithm fits to ASAR data. The linear fit gave the reliable result, with an rms error being 0.08 m and a correlation coefficient being 0.91, when compared to in situ fast-ice thickness.     

Tight integration of GPS observations and persistent scatterer InSAR for detecting vertical ground motion in Hong Kong

A method for tightly integrating GPS observations and the persistent scatterer (PS) interferometric synthetic aperture radar (InSAR) is proposed to detect vertical ground motion in Hong Kong, China. The tropospheric zenith wet delays (ZWD) derived from GPS observations at sites in the SAR scenes are used first to model and correct for the tropospheric effects in the interferograms generated from the SAR images. The vertical motion rates (VMR) of the GPS sites determined based on the continuous GPS observations obtained at the sites are then used as constraints in the PS InSAR solutions to further enhance the quality of the solutions. Data from 12 continuous tracking GPS sites in Hong Kong and 8 ENVISAT ASAR images acquired during 2006–2007 are used to demonstrate the application of the proposed method. The results from the example show that the method is capable of detecting accurately the vertical ground motion.     

InSAR技术在南极地区的应用

南极与全球环境变化的关系受到了全人类的关注.空间对地观测技术的发展,为人类进一步认识南极打开了新的局面.合成孔径雷达干涉测量技术（InSAR）是近十年发展起来的极具潜力的空间对地观测技术,已经成为一种用于生成数字高程模型（DEM）地图制图及地表运动监测等的有效手段.通过Grove山地区的实例研究和分析,进一步肯定了InSAR在南极研究中不仅可以用于地图制图,而且在冰川动力学、冰貌环境变化等研究领域也有巨大的潜力.