GPS与MODIS数据融合的D-InSAR大气延迟改正方法研究

基于D-InSAR技术提取了广东珠三角地区不同时相的地表沉降格局。研究结合GPS网与MODIS以获取大气延迟相位,最后经空间插值得到大气改正图,并且利用同期大气延迟改正图对D-InSAR结果进行了有效改正。     

不同空间插值对InSAR大气延迟改正影响研究

大气效应是InSAR技术用于地表探测的主要误差源之一。GPS数据作为InSAR大气延迟误差改正的重要数据源,受其站点分布疏密的影响,分辨率还无法做到与SAR影像完全相匹配,必须对GPS获取的大气延迟数据进行空间插值。本文采用反距离加权法(IDW)、Kriging插值法和移动曲面拟合法(Surface Moving Fitting,SMF)三种插值方法,探讨了InSAR大气误差改正过程中的空间插值问题,并对三种插值的精度进行了分析和评价。     

应用GPS观测量改正InSAR大气误差的空间插值比较

大气水汽的空间变化和时间分布是限制重复轨道干涉测量技术精度的主要因素之一.基于GPS数据,研究比较了改进后的基于地形的GPS扰动模型(GTTM)和基于地形的湍流混合模型(TDTM).结果表明,改进的GTTM模型和TDTM模型都能有效地降低大气水汽对InSAR测量地面形变精度的影响,且TDTM插值效果更佳.     

基于SRTM数据的二轨D-InSAR监测城市地表沉降研究

合成孔径雷达差分干涉测量技术是新近发展起来的用于监测大范围地表形变的新技术,具有精度高、监测范围广等特点。本文首先深入分析了D-InSAR技术的基本原理,然后通过实验成功获取了上海市中心城区相隔7个月的地面沉降结果,通过与常规方法获取的沉降图的对比,发现二者具有高度的一致性,从而证明了利用D-InSAR技术监测城市地面沉降具有良好的应用前景。     

差分干涉雷达测量技术大气延迟分析

在分析大气延迟原理的基础上,利用差分干涉像对组成闭合环,通过查看闭合环相位直方图分布来判断大气延迟的存在与否,并用差分干涉相位相加减的方法消除大气延迟的影响,利用该方法对原来不能产生干涉条纹的干涉像对进行处理,取得良好的效果.     

基于双轨D-InSAR技术的矿区沉降监测

阐述了基于双轨道D-InSAR技术的基本原理及技术流程,利用研究区域2017-02-17、2017-03-11、2017-04-02三景雷达影像,获取该区域在此期间的沉降情况.结果表明D-InSAR技术用于矿区沉降监测日趋成熟,是一种监测矿区地面沉降的可靠方法.     

基于GPS非差观测值估计大气可降水量

选取Sumi Net网中的8个测站,采用快速精密星历和快速精密钟差,利用TriP软件以较优的处理策略对8个测站2009-09的GPS数据进行天顶对流层解算,并用于反演大气可降水量。结果表明,TriP软件近实时解算的PW系列值与NOAA提供的实时PW系列具有较高的符合度,两者差值的平均偏差小于0.5mm,RMS值优于1.3 mm。     

基于GPS和MODIS数据的大气可降水量反演算法研究

基于高精度的PWVGPS与MODIS近红外三通道比值透射率间的关系建立MODIS大气可降水量新反演算法以提高反演精度。利用美国Kansas州和Oklahoma州2009年4月～9月间17期的MODIS数据和对应的SuomiNet网PWVGPS数据进行研究,发现Kaufman和Gao Bo-Cai算法反演的PWVMODIS系统性地偏低于PWVGPS,存在较大的反演误差。以高精度的PWVGPS为标准水汽值,研究PWVGPS与MODIS近红外第19波段的三通道比值透射率间的关系,建立了MODIS大气可降水量新反演算法,并利用研究区数据进行试验验证,结果表明新算法可大幅提高PWVMODIS的反演精度。     

多分辨率分析的干涉技术大气改正算法

针对合成孔径雷达干涉技术中与高程相关的大气延迟会影响形变监测精度的问题,该文采用小波变换多分辨率分析法来减弱其影响,提高合成孔径雷达干涉的监测精度。该方法根据差分干涉相位不同组分的频率性质和雷达坐标系下的DEM高程信息,分别对其进行多分辨率分析;采用互相关分析法提取解缠相位中与高程相关大气相位的小波系数并对其做降权处理,重构解缠差分干涉图。实验证明了该方法的可行性,研究区域整体上与高程相关的大气延迟部分得到了一定削弱,其中选取的3个局部地区分别降低了15.58%、24.74%、23.27%的与高程相关的大气延迟影响。     

基于CGPS的CRInSAR大气改正——以香港地区为例

基于角反射器的合成孔径雷达干涉测量（Corner Reflector InSAR）在低相干地区的地表形变监测中具有很大应用潜力。在CRInSAR所有误差源中,大气影响是最主要的影响因素之一。针对CRInSAR中的大气影响改正问题,详述了利用连续GPS站的数据和地面气象观测资料来对角反射器的大气影响进行改正。并利用香港地区12个GPS连续站的数据对6个角反射器上的大气影响做出改正,得出了较为可靠的结果。     

基于D-InSAR技术的某震区地震三维形变场反演

雷达差分干涉测量技术(Different InSAR,D-InSAR)作为的一项新的发展技术,监测精度极高,是目前地表形变监测最有效的方法之一。然而,D-InSAR技术只能获取地面沿雷达视线方向的形变量(Line of Slight,LOS),因此我们需结合其它技术进行联合解算,来求解三维形变量以获取真实地表的形变情况。本研究以某震区为研究区,利用地震前后的哨兵一号数据,基于D-InSAR技术和MAI技术求得地震形变量,按等权分配进行联合求解,最后得到该震区的三维形变信息。     

基于中分辨率成像光谱仪数据的建筑指数研究

中分辨率成像光谱仪(MODIS)数据是研究大尺度土地利用/土地覆盖的有效数据手段。针对现有建设用地提取方法的不足,文章通过分析MODIS数据的地物光谱特征,给出适合MODIS数据的归一化建筑指数,并以京津冀城市群为研究区提取建设用地,最后从位置和面积两方面对提取结果进行精度验证。结果表明:该文构建的归一化建筑指数不但加强了MODIS数据中的建设用地,还成功抑制了裸地、荒地和已收割耕地等对建设用地提取的干扰。     

义能矿区开采沉陷演化的TS-DInSAR监测与影响分析

为研究济宁市义能矿区开采沉陷演化特点及其对周边建筑物的影响,本文采用69景长时间序列中等分辨率Sentinel-1影像,以TS-DInSAR技术体系中的小基线集DInSAR分析为研究方法,获取了2016年初至2018年底该矿区开采面周边的沉降信息。结果表明,义能矿区在监测时段内沉陷范围较为集中,最大累计沉降量约为627 mm,通过居民点位置与沉陷结果的叠加分析,发现周边3处村庄受到了不同程度的影响,该结果能为煤矿开采沉陷控制方案的效果评估及设计优化提供重要参考作用。     

基于MT-InSAR技术的滑坡体形变监测

矿区开采致使山体发生形变,由微小形变逐渐演变为大梯度形变,变形量值逐渐增加,导致传统的差分干涉技术无法监测到大梯度形变,针对此问题本文利用多时相合成孔径雷达干涉测量(Multi-temporal Interferometric Synthetic Aperture Radar,MT-InSAR)技术对大梯度形变研究区进行滑坡体形变监测。本文详细阐述了合成孔径差分雷达技术、小基线集以及像素偏移量追踪技术的原理以及适用范围,并使用2017年4月至2019年1月的10景ALOS PALSAR-2数据采用三种方法应用在贵州省兴仁县发耳镇发耳村某矿区的滑坡监测中,充分验证了三种方法相结合的方式可有效监测到由山体蠕动而导致的山体滑坡。     

单站地基GPS天顶延迟反演大气剖面研究

基于一定的大气折射率剖面模型和搜索方法,可以由GPS天顶延迟反演大气折射率剖面。利用上海气象站的探空数据和上海IGS站的GPS数据,对基于单站地基GPS天顶延迟的大气折射率剖面反演方法进行了验证。结果表明,根据目前处理得到的天顶延迟,反演剖面与实际剖面吻合较好。     

天宫二号三维成像微波高度计大气斜距时延校正

2016-09-15随天宫二号空间实验室发射升空的三维成像微波高度计（简称天宫二号成像高度计）是国际上第一个采用小入射角、短干涉基线实现宽刈幅海面高度测量的高度计。由于天宫二号没有为成像高度计配备用于大气校正的微波辐射计,因此需要采用模型方法对大气时延进行精确估计。传统高度计采用星下点观测,通常只考虑大气折射率的改变引起传播速度变化的时延。天宫二号成像高度计采用偏离星下点1°—8°的小角度观测,因此在进行大气传输时延校正时不仅要考虑雷达信号传播速度的改变,还应考虑由于传播方向改变带来的路径弯曲效应。本文针对天宫二号成像高度计的观测几何特性,提出基于数值天气模型校正大气斜距时延的算法：采用欧洲中期天气预报中心的天气数据和大气分层模型,通过气象参数计算大气折射率;根据高度计参数和各层大气折射率,依赖折射定律和信号传播的几何关系在路径上逐层积分,计算大气斜距时延的估值。通过对天宫二号成像高度计的陆地角反射器定标实测数据进行处理,经大气斜距时延校正后,角反射器的剩余距离误差的标准差约为6.2 cm,达到厘米量级的斜距测量精度,验证了在不同入射角情况下,所提出的大气斜距时延校正算法的有效性和可靠性。     

Bathymetrical influences on spatial and temporal characteristics of chlorophyll-a concentrations in the Southern Ocean from 2002 to 2012 (October to March) using MODIS

Phytoplankton blooms, particularly in the Southern Ocean, can have significant impact on global biogeochemistry cycling. To investigate the accuracy of chlorophyll-a distribution, and to better understand the spatial and temporal dynamics of phytoplankton biomass, we examine chlorophyll-a estimates (October–March from 2002 to 2012) derived from Moderate Resolution Imaging Spectrometer (MODIS) data following the ocean chlorophyll-a 3 model (OC3M) algorithm. Noticeable seasonality occurs in the temporal distribution of chlorophyll-a concentrations, which shows the highest value in December and January and an increasing tendency during the 2002–2012 period. The spatial distribution of chlorophyll-a varies greatly with latitude, as higher latitudes experience more phytoplankton blooms (chlorophyll-a concentration larger than 1 mg/m³) and marginal seas (Ross Sea and Amundsen Sea) show different bloom anomalies caused by two dominant algae species. Areas at higher latitudes and shallow water (<500 m) experience the shorter ice-free periods with greater seasonality. A noticeable bathymetry gradient exists at 2500-m isobaths, while water at the 500–2500-m depth experiences quite long ice-free periods with a stable water environment. Blooms generally occur near topographic features where currents have strong interactions when the water depth is more than 2500 m. Based on these findings, we can classify the Southern Ocean into two bloom subregions, 0–500 m as an enhanced bloom zone (EBZ), and 500–2500 m as a moderate bloom zone (MBZ). The EBZ has a quite high-bloom probability of about 30%, while the MBZ has only 10%.     

一种基于扩展卡尔曼滤波的多基线相位噪声抑制及展开方法

针对传统多基线干涉合成孔径雷达存在系统高度模糊数与缠绕相位解缠可靠性之间不可兼顾的矛盾,该文提出一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的多基线SAR干涉相位展开方法。该方法利用全方位局部相位梯度联合估计技术直接从多幅复干涉图抽样谱中提取相位梯度信息,同时利用EKF强大的数据融合能力以信息融合的方式同时完成二维噪声抑制及相位展开,既有利于解决相位展开中的"坡度欠估计"问题,又避免了传统方法在相位展开之前须进行噪声滤波的不足。多基线模拟数据和单基线实测数据处理结果验证了方法的有效性。