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星载雷达差分干涉测量(D-InSAR)技术是二十世纪九十年代发展起来的一项对地观测新技术,与常规城市地面沉降监测技术相比,D-InSAR技术具有大面积、快速、准确、低成本等优势.另外SAR数据覆盖了全球大部分区域,这对那些发生在无常规测地数据区域的地震监测尤为重要。D-InSAR技术可用于地震、火山运动、地面沉降以及山体滑坡等地表微小形变的监测,其精度可以达到厘米级甚至是毫米级。
本文首先介绍了InSAR与D-InSAR的发展历程与其应用现状,然后主要研究星载重复轨道差分干涉测量技术的原理、数据处理及其在地面沉降中的应用。接着围绕InSAR和D-InSAR数据处理过程中的关键技术这一主线,对其中复影像配准、干涉图滤波、去除平地效应等内容进行了深入的探讨。本文的主要研究内容包括以下几点:
(1)总结了D-InSAR在国内外地面沉降中的应用现状。
(2)简要介绍了合成孔径雷达(SAR)的原理。重点分析SAR影像的四个区别于遥感光学影像的主要特征,列举了ERS和ENVISAT两种卫星的数据格式,并以ENVISAT ASAR传感器的SLC影像格式为例,用VC程序实现了对SLC影像的读取。
(3)对InSAR与D-InSAR的技术原理进行了阐述,由几何成像导出了InSAR技术的获取地面高程的原理与D-InSAR技术获取地面形变的原理,并且阐述了形变方法中的二轨法和三轨法的实现步骤。
(4)深入地剖析了雷达差分干涉测量的数据处理方法针对InSAR技术的处理流程,包括图像配准、干涉图生成、干涉相位图滤波、消除平地效应、相位解缠和数字高程图生成等,针对不同的算法进行了分析。然后利用三轨法差分干涉测量技术和ENVISAT ASAR雷达数据成功地获取了Bam地震引起的地表形变场,对形变场进行了详细的解译,并生成了地形三维图。
(5)分析了汶川SAR数据没有差分结果的原因,并进一步阐述了用于差分干涉测量的影像等要求。