合成孔徑雷達(dá)技術(shù)介紹.ppt

1、合成孔徑雷達(dá)干涉測量(InSAR) 技術(shù)簡介,署名,新技術(shù)簡介及原理,合成孔徑雷達(dá)干涉測量(InSAR)是一種將合成孔徑雷達(dá)(SAR)復(fù)型雷達(dá)數(shù)據(jù)中的相位信息提取出來，進(jìn)行干涉處理以精確確定地球表面三維信息的技術(shù)。是一種新的空間對地觀測技術(shù)，利用合成孔徑雷達(dá)(SAR)的相位信息提取地表三維信息和高程變化信息，可以監(jiān)測地球表面和冰雪表面的微小變化，InSAR技術(shù)探測地球表面位移變化的精度可達(dá)到厘米量級。相對于傳統(tǒng)的空間遙感方式,合成孔徑雷達(dá)具有全天時、全天候、高分辨率等突出的優(yōu)點(diǎn)，不僅是傳統(tǒng)空間遙感和攝影測量方法的有效補(bǔ)充，而且開拓了全新的觀測方式和應(yīng)用領(lǐng)域，成為未來三維測圖與區(qū)域地形形變監(jiān)測領(lǐng)

2、域最具潛力的新技術(shù)之一。,InSAR是一個多重嵌套的縮寫詞,翻譯為合成孔徑雷達(dá)干涉測量技術(shù) (Interferometric Synthetic Aperture Radar) 雷達(dá)(Radar)是無線電探測與測距(Radio Dctection and Ranging)的縮寫, 起初只有真實孔徑雷達(dá),后來發(fā)展成為合成孔徑雷達(dá)(SynthetieAPertureRadar,SAR), 再后來有干涉雷達(dá)(InterferometricSAR,InSAR)技術(shù), 最后發(fā)展為差分合成孔徑雷達(dá)干涉(Differential InSAR)測量技術(shù) 這些詞語的嵌套關(guān)系實際上反映了InSAR技術(shù)逐步發(fā)展的過

3、程,利用SAR獲取同一區(qū)域不同時間的單視復(fù)數(shù)(SLC)影像，同一目標(biāo)對應(yīng)的兩個回波信號之間產(chǎn)生了相位差，利用兩次觀測位置與觀測目標(biāo)之間的幾何關(guān)系，可以得到被稱為干涉圖(interferogram)的相位差影像，再結(jié)合傳感器參數(shù)和觀測平臺的軌道參數(shù)就可以獲得地面高精度、高分辨率的高程信息。,圖2.1是重復(fù)軌道InSAR觀測的幾何關(guān)系圖,S1和S2是雷達(dá)衛(wèi)星獲取主輔圖像時傳感器的位置,B為基線距離,為基線B與水平方向夾角,為主影像入射角,H為主傳感器相對于地面的高度,R1和R2分別為主輔影像的斜距,P是地面的目標(biāo)點(diǎn),其高程為h,Po是P在參考平面上等斜距點(diǎn),原理,應(yīng)用范圍,并且合成孔徑雷達(dá)干涉測量

4、技術(shù)在我國有著極大的潛在應(yīng)用市場：如對于西部的一些常規(guī)地面測量手段難以進(jìn)行地形圖測繪與更新的地區(qū)，InSAR技術(shù)可能是唯一可行的解決方案；對于大型的庫區(qū)及周邊的地表變形監(jiān)測，用常規(guī)水準(zhǔn)測量方法來實施測量是非常困難的，即便是采用先進(jìn)的GPS技術(shù)，進(jìn)行大面積的連續(xù)監(jiān)測也十分困難，而合成孔徑雷達(dá)干涉測量技術(shù)則可能是解決這些問題的有效途徑。另外，城市的地面沉降問題和地震帶和礦區(qū)的生產(chǎn)安全監(jiān)控等，都是合成孔徑雷達(dá)干涉測量大有前景的應(yīng)用領(lǐng)域。,基于多幅雷達(dá)圖像的二次差分處理的差分干涉雷達(dá)可大規(guī)模地監(jiān)測毫米級表面形變,如地震形變、火山運(yùn)動、冰川漂移、地面下沉以及山體滑坡等等,其高分辨率和連續(xù)空間覆蓋的特征是

5、己有監(jiān)測方法如GPS、SLR等所不具備的,在常規(guī)D一InSAR技術(shù)中，要從包含形變信息的干涉相位中提取形變信息，需要從千涉相位中去除地形相位。根據(jù)去除地形相位采用的數(shù)據(jù)量和處理方法的不同，可將其分為二軌法、三軌法和四軌法,使用兩個雷達(dá)圖像和一個外部數(shù)字高程模型，稱為“ 二軌”方法。 二軌法首先利用一對跨越形變期的SAR圖像進(jìn)行干涉處理，得到包含形變信息的干涉相位，然后用觀測區(qū)域已知的數(shù)字高程模型(DEM)和SAR圖像成像參數(shù)反演干涉相位。在“2軌法”差分中，地形誤差對差分相位的影響主要取決于外部DEM的精度。,工作流程,工作流程,地圖測繪：利用傳統(tǒng)測繪方法測圖不僅費(fèi)時費(fèi)力，而且高程精度不高。利

6、用InSAR技術(shù)可以解決這一問題，現(xiàn)在利用InSAR技術(shù)在平坦地區(qū)可以取得2m左右的高程精度，地形起伏較大的地區(qū)高程精度可以達(dá)到5m左右，完全可以滿足實際需要,InSAR提取的DEM 每個干涉條紋代表160m高程,應(yīng)用實例,海洋應(yīng)用：利用InSAR可以測量海浪方向和海表面流速，還可測量海面高度，進(jìn)而計算海浪高度，此外，InSAR還可用于艦船監(jiān)測、海岸線的動態(tài)監(jiān)測。,地球動力學(xué)應(yīng)用：InSAR技術(shù)在地球動力學(xué)方面的應(yīng)用最令人矚目，主要包括以下幾個方面,1、地震形變研究，包括同震、震間、震后的機(jī)理研究。主要利用InSAR技術(shù)獲取同震位移和震后形變，分析由于地震的主震所造成的地表形變，結(jié)合形變模型模

7、擬結(jié)果，分析形變場，推算震源參數(shù)，解釋發(fā)震機(jī)理，從而分析地震周期及演化過程。,汶川地震（2008）,2、火山的下陷與抬升研究 通過對火山的運(yùn)動規(guī)律分析，進(jìn)行火山爆發(fā)的預(yù)測研究，目前研究人員已成功地利用InSAR技術(shù)研究了大量火山形變情況。主要包括意大利的Etna火山、美國夏威夷的火奴魯魯美國阿拉斯加州的幾個活火山、冰島的斷裂火山、日本伊豆半島火山、美國黃石國家公園活動的火山口等。,意大利Etna火山,美國 夏威夷火山,3、冰川研究：通過InSAR技術(shù)獲取完整的、高分辨率的、高精度的地形數(shù)據(jù)，并測量冰流和其他變化。GoldStein（1993）首次在沒有控制點(diǎn)的情況下直接測得冰流速度開始，研究人員利用InSAR技術(shù)從冰川變形、冰流速度、溫帶冰川以及冰川學(xué)應(yīng)用等多個方面對冰川進(jìn)行全面系統(tǒng)的研究。,InSAR技術(shù)監(jiān)測南極冰川運(yùn)動,4、細(xì)微地形變化，主要包括滑坡、地面沉降等地表形變。與前面的地震、火山形變不同，這種地面沉降一般為緩慢，時間跨度數(shù)年，因此時間去相干及大氣影響成為限制InSAR應(yīng)用于地面沉降的主要因素。,InSAR技術(shù)監(jiān)測地下采礦引起的地表沉降,參考文獻(xiàn),INSAR原理_技術(shù)及應(yīng)用 I