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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019/12/5,#,简述：,近年来,地震、火山、滑坡和地面沉降等地质灾害越来越严重地威胁着人类的生存空间，针对这种灾害而发展起来的地表形变监测和测量技术就显得尤为,重要。,20,世纪,70,年代后期，空间影像,雷达,在遥感中开始扮演重要角色。,简述：,1,合成孔径雷达,(SAR,),由于,空间影像雷达使用微波信号,(,厘米至分米波段,),很少受气象条件及是否有太阳照射影响,，可以在任何时候获取全球表面信息，因此非常适用于地表面监测工作。侧视成像、脉冲压缩技术及合成孔径技术的综合应用，可以保证空间影像雷达获得几米到几十米精度的地面几何分辨率。,合成孔径雷达(SAR) 由于空间影像雷达使用微波信号,2,InSAR,英文全称为,InterferometricSyntheticApertureRadar,InSAR,，中文含义为“合成孔径雷达干涉技术”，是一种使用微波探测地表目标的主动式成像,传感器。,研究,表明：其能够生成大规模的数字高程模型,(DEM,),，,InSAR,用于差分模式,(D-InSAR),能以,cm,级甚至毫米级精度在大的时间与空间尺度上探测到地球表面位移，并已应用于地震与火山研究、冰川运动监测、地球构造运动研究、地面沉降监测等领域。,InSAR英文全称为InterferometricSynt,3,已经,发射的星载,合成孔径雷达,已经发射的星载合成孔径雷达,4,SAR,干涉基本原理,SAR干涉基本原理,5,InSAR,监测,变形的,基本原理,该,图表示距离向平面图，所有角度按,逆时针,方向定义,地面点,P,位于椭球面,高度,h,P0,为,P,在椭球面的投影,(,即,h=0),，相应的侧视角为,0,；。,假设,1,与,2,这对影像地面无任何形变，无大气影响，无任何误差，称之为地形对,(,topo-pair),；而,1,与,3,之间存在地形变，称之为形变对,(defo-pair,),。,InSAR监测变形的基本原理该图表示距离向平面图，所有角度按,6,对于地形对，基线的垂直与水平分量分别,为,:,干涉相位是,改正到,椭球面有：,对于形变对，假设在雷达视线方向,(,距离,),形变量为,r,，可表达为,为形变,r,引起,的,相位,对于地形对，基线的垂直与水平分量分别为: 干涉相位,7,形变对的干涉相位为：,根据上述所示的,D-InSAR,几何,，我们不难导出形变,r,引起,的,这是利用,3,幅单视复图像数据提取地形变量的一个非常重要的公式，通过两幅干涉图垂直基线之比，便能提取地形变干涉条纹，无需解算,值。要,注意前提是,地形无,任何形变,。,形变对的干涉相位为：根据上述所示的D-InSAR几何，我们不,8,InSAR,监测变形技术,差分,干涉测量技术是应用,重复轨道,的方式，在不同的时间获取同一地区雷达影像，利用此两幅影像进行,差分干涉,，可获得此地区于该时段地表及卫星间的距离变化所造成的雷达波相位差，这种相位差以干涉条纹的形式呈现，构成上包含地形引起的相位差，影像获取期间形变引起的相位差，对流层延迟误差，轨道误差等。,InSAR监测变形技术 差分干涉测量技术是应用重复轨道,9,D-InSAR,基本原理,合成孔径雷达,干涉测量的相位贡献，主要来自于地形相位、形变相位、平球相位和大气延迟相位。如果想要获取地表形变信息，则必须要消除区域地形相位、平球相位和大气延迟的相位信息。平球相位可通过卫星轨道和地球椭球严密的几何关系来形成严整的几何算法，大气延迟相位贡献份额是最少的，规律尚且不明显，有专门研究。现阶段，消除区域地形相位方法有四种：,D-InSAR基本原理 合成孔径雷达干涉测量的相位,10,（,1,）选取,基线距为零的干涉图像对，无须考虑,地形,影响,，,即,可,获得地表形变量；,（,2,）应用外部因素来消除地形因素的效果，来获得地表,形,变量,。,外部,因素主要是,DEM,数据,（,3,）利用第三幅合成孔径雷达图像，采用干涉的方法，,来,消除,地,形影,响，获得干涉形变量,（,4,）利用四幅,SAR,图像，采用地表形变前后两两干涉的,方,法,来消除,地形,影响，获得干涉形变量,（1）选取基线距为零的干涉图像对，无须考虑地形影响，,11,就现阶段来讲基线距为零的干涉图像对很少，,所以：,方法,一很难实现,；,方法,二即所谓的两通或者两轨法干涉测量，由于其少用一景,SAR,图像，在,InSAR,数据源相对匮乏的今天来讲，该方法经济上具有很大优势，目前已有研究成果表明,两轨法干涉测量所得测量结果在整体上与三轨干涉基本一致，因此,两轨法精度上是可行,；,方法,三又称三通或三轨法干涉测量，是标准差分干涉测量方式,；,方法,四即四通差分干涉测量，精度上更可靠，但适合干涉的,SAR,数据选取更加困难，经济上也不是很合理。,就现阶段来讲基线距为零的干涉图像对很少，所以：,12,InSAR,技术应用于地面沉降监测的国内外经验,InSAR,技术的应用主要体现在以下几个方面,：,大规模的数字高程模型,(DEM),的建立和地形制图；地球表面形变场的探测，包括地震位移测量、,火,山,运动监测、冰川漂移、地表沉降与山体滑坡,等,引起,的地表位移监测,；,森林调查与制图,；,海洋测绘以及土地利用与分类等,。,InSAR技术应用于地面沉降监测的国内外经验InSAR技术的,13,InSAR,技术,具有大面积、,连续、快速、准确,的优势,。城市,地面覆盖植被较少，城市用地变化较少，干涉测量在城市区域,往往,表现出较高相干性；,且,InSAR,监测,可得到一定面积空间的平均变化值，而传统方法,只能得,到点或线的差异。这些特点,说明,InSAR,技术,特别适合城市环境地面沉降监测。,国内外,InSAR,技术用于城市地表沉降监测的实践,表明,：,InSAR技术具有大面积、连续、快速、准确的优势。城市地面覆,14,InSAR,技术,的优劣性,优势,：,(1),覆盖范围大,方便迅速,:,(,2),成本低,不需要建立监测网,;,(,3,),空间,分辨率高,可以获得某一地区连续的地表,形变,信息,;,(,4),可以监测或识别出潜在或未知的地面形变信息,:,(,5),全天候,不受云层及昼夜影响。,InSAR技术的优劣性优势：,15,局限性,地震,、火山,等引起的地表形变不只是垂直,方向上,的位移,，也,包含有,水平方向,上的位移,。只有,单一的垂直方向的位移的时候,，我们,可以根据目标与雷达的几何,关系将,视线方向上的形变量转换成垂直方向的位移,。而,既有垂直方向位移，,又有水平方向位移,的形变,，视线方向上的形变量将如何转换还是需要进进一步研究的。,局限性,16,InSAR,技术虽然具有,很高的空间分辨率,星载,SAR,已达到约,20,米,但是雷达卫星因其固有的运行周期,所以,时间分辨率还满足不了要求,。另外大气参数的变化,卫星轨道误差等问题单纯依靠,InSAR,数据本身难以解决,必须加人其它的辅助数据和必要的技术手段来加以,改善。,InSAR技术虽然具有很高的空间分辨率,星载SAR已达到约2,17,THANK YOU!,THANK YOU!,18,
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