InSAR系统的相干性来源

InSAR系统根据两幅相干复影像的相位差进行高程测量或动目标检测,要求这两幅SAR复数影像之间必须相干。相干性是InSAR系统得以实施的前提,是InSAR系统中最关键的因素之一。本文根据InSAR信号的获取情况,对InSAR相干性的来源进行了分析。     

海洋和大气对Chandler摆动激发的贡献

用1985～1995年期间海洋角动量变化序列和大气角动量变化序列,分析它们对Chandler摆动的激发能量以及它们与天文观测激发的相干性. 结果表明，在Chandler摆动频带内，海洋角动量变化提供的激发能量大约占观测激发的64髎，其中洋底压力变化起主导作用；NCEP/NCAR(美国国家环境预测中心/国家大气研究中心)和JMA(日本气象厅)大气角动量变化提供的激发能量分别为观测激发的23髎和214髎. 海洋激发与观测激发的相干系数约为0.52，接近99髎置信度下限(0.54)，海洋激发的相位滞后观测激发约19°；NCEP/NCAR和JMA的大气激发与观测激发的相干系数分别为0.32和0.37，大气激发的相位超前观测激发分别约47°和19°. 用更短期间(9年、6年)的海洋和大气角动量序列与更长期间(16、39年)的大气角动量序列作分析表明，在Chandler摆动频带内，无论是它们的激发能量，还是它们与观测激发之间的相干系数都呈现很大的变化，而且这些变化具有某种程度的随机性.     

相干变化指数法在震害快速评估中的应用

合成孔径雷达(SAR)具有全天候全天时的特点,为快速展开地震救援,评估震害损失提供了重要的数据支持。本文基于汶川震中东南平原地区的ENVISATASAR影像,利用相位干涉方法处理得到相干变化指数图像,对6个评估区域的像元相干变化指数进行统计分析,以相干变化指数平均值作为区分建筑物基本完好与损毁的阈值,并与实地调查结果相比,精度基本达到70%。验证干涉相干变化指数法对震害快速评估有效的同时,也为震区提供震害救援的依据。     

大地水准面高的计算及其在海底地形反演中的应用

为充分挖掘海洋重力数据在反演海底地形中的应用潜力,尝试探索利用大地水准面高反演海底地形的技术途径,并以夏威夷—皇帝海山链拐点所在海区作为反演试验区进行验证。首先采用Belikov列推法计算伴随(缔和)勒让德函数,利用EIGEN-6C4地球重力场模型解算获取了分辨率为1'的大地水准面高格网数值模型;然后通过综合分析反演比例函数和转换函数特点、研究海区大地水准面高与海底地形的相干特性以及大地水准面高本身尺度特征,获得了利用大地水准面高反演海底地形的频段范围;最终以试验海区大地水准面高为数据输入,构建了相应的海底地形模型(BNT模型),并与ETOPO1等海深模型进行比对分析。试验结果表明:BNT模型检核差值在一倍均方差范围检核点数量占比70.60%,相比正态分布更加集中;BNT模型检核精度低于ETOPO1等海深模型;海深模型检核精度随着水深增加不断提升,水深小于1 000 m时,海深模型相对误差出现较大发散现象;计算海域ETOPO1模型精度最高,GEBCO模型和DTU10模型检核精度相当。     

利用多元回归分析反演西南印度洋区域海底地形

针对海底地形与重力异常和重力异常垂直梯度在相应频段呈现强线性相关的特点,引入多元回归分析技术,提出并详细推导了联合多元重力数据的海底地形建模方法。然后,在西南印度洋SWIR(Southwest India Ridge)所在部分海域开展了海底地形反演试验及地形地貌分析研究。试验结果表明:6种海深模型中,基于多元回归分析技术构建的海深模型(BDVG模型)检核精度最高,相较于S&S V18.1模型和ETOPO1模型精度分别提高了11.51%和57.81%左右;2000 m以上水深海域,各个海深模型的检核精度较高,相对误差波动较小,反映了深海海域具有良好的反演效果;地形起伏剧烈海域或者浅海海域,BDVG海深模型,相较于以重力异常和重力异常垂直梯度作为单一输入源建立的BDG模型和BVGG模型相对误差及相对误差波动变化较小,反映了BDVG模型拥有更好的稳定性,从而体现了联合反演的必要性和优势。Indomed FZ—Gallieni FZ上唯一轴部缺失裂谷洋脊段(27洋脊段)目前属于岩浆供应充足阶段,构造作用的海底扩张对其影响较小;同时由于对称裂离方式影响,27洋脊段沿轴南北对称分布有地形隆起。     

联合时间序列相干性和后向散射系数的黄河三角洲湿地分类

针对后向散射系数难以完成高精度湿地分类问题,本文以16景VH极化的Sentinel-1A影像为数据源,构建了一种联合时间序列相干性和后向散射系数的分类方法。通过对长时间序列的后向散射系数和相干性分析,选择互花米草易与其他地物混淆的3个时相(6月27日(R)、11月18日(G)、11月30日(B))的后向散射系数图为合成数据源,引入11月18—30日相干图代替11月30日后向散射系数图。采用SVM和随机森林分类器,探究相干性引入前后黄河三角洲湿地分类精度变化。研究表明,相干性引入后,SVM和随机森林分类结果的总体精度分别提升了3.07%和3.85%,互花米草的分类精度分别提升了9.39%和11.42%。     

极化方位角补偿信息支持下的植被参数反演

SAR图像中散射目标的散射矩阵受极化方位角(POA)的影响会改变散射体的散射特性,散射矩阵是极化干涉SAR (PolInSAR)估计不同极化状态下复相干性的基础。本文根据极化方位角产生机制,建立了多视情况下基于极化方位角补偿的极化干涉相干性估计模型,分析了极化方位角补偿对相干性估计方法和不同散射机制下相干性估计的影响程度,研究了基于三阶段法与极化方位角补偿的植被参数反演。利用L波段SIRC全极化SAR图像为实验数据验证极化方位角补偿对极化干涉相干性估计和植被参数反演的可行性。实验结果表明,极化方位角补偿能够改变不同极化状态相干性分布规律,提高相干直线拟合精度,改善植被参数反演的可靠性和合理性。     

D-InSAR技术的积雪深度反演

积雪深度是大量气候、水文、农业及生态模型的重要输入变量。选用欧空局Sentinel-1主动微波数据,利用合成孔径雷达SAR(Synthetic Aperture Radar)差分干涉测量技术的二轨法,根据积雪相位与雪深之间的转换关系,反演新疆天山中段的巴音布鲁克盆地典型区的积雪雪深分布,提出了基于InSAR二轨差分的雪深估计方法,反演得到2016年12月18日的空间分辨率为13.89 m的雪深分布。研究表明:(1)对Sentinel-1数据进行正确的预处理以后,可以应用SAR差分干涉测量技术的二轨法反演区域雪深分布。但由于像对相干性和积雪状态的差异,积雪深度超过10 cm,可以获取较准确的雪深反演结果,R=0.65,反演误差的均方根误差RMSE=4.52 cm,平均相对误差为22.42%,反演雪深结果均比实测结果略偏低;而当雪深小于10 cm时,雪深反演值较实测值存在较大的误差,相对误差均高于34.52%,且反演雪深值均比实测值偏高。(2)雪深反演精度受高程及实际雪深的差异影响显著,另外雪深反演精度也受限于干涉像对相干性。结果表明,对于获取区域积雪雪深,InSAR技术较光学及被动微波遥感具有非常广阔的应用前景。     

在"98.7"武汉强暴雨过程中不同尺度波动的作用及其相干性

以Morlet复数小波函数分析方法等为基础,研究了1998年7月下旬长江中下游强暴雨过程中不同尺度波动的作用,同时用交叉谱研究了不同尺度波动的相干性。结果表明,这次强暴雨过程是一次中-β尺度能量积累与释放的过程,在2h左右的较短时周期波动中,中-α尺度对中-β尺度产生一定的干涉效应。     

基于Sentient-1A的波罗的海沿岸固定冰形变研究

为研究沿岸固定冰的形变特征,本文基于2018年1—3月连续获取的5景Sentient-1A雷达数据,利用差分合成孔径雷达干涉测量(D-InSAR)技术对波罗的海东北部的沿岸固定冰进行了探测.阐述了重复轨道雷达差分干涉测量探测固定冰形变的基本原理及数据处理流程,并结合气象观测数据分析了固定冰形变产生的原因.研究指出:3个...