INSAR原理技术及应用

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D—InSAR技术在地震滑坡监测中的应用

作者：任峰

来源：《科技创新导报》2017年第19期

摘 要：该文首先在全面回顾该技术在国内外滑坡监测中的应用现状和实例的基础上，详细地推导了D-InSAR技术监测形变的原理公式并介绍了方法和数据处理流程，选取研究区2007-2009年10景ALOS PALSAR数据，通过分析时空基线构建4个干涉对，分别获取了震前和震后不同时段的滑坡分布及滑坡位移，并对滑坡位移及相干图进行了分析。与传统监测方法相比较，INSAR技术在滑坡监测方面主要具有全天候、大范围、高分辨率、高精度等优势。试验证明基于雷达干涉测量技术联合多源观测数据是进行滑坡地质灾害定量监测的最有效的手段之一。

关键词：ALOS PALSAR数据 InSAR D-InSAR 汶川地震 滑坡监测

中图分类号：P258 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）07（a）-0022-03

地震诱发的滑坡、崩塌等地质灾害因其巨大的致灾力而广泛引起人们的关注，仅20世纪，地震地质灾害已经造成数十万人丧生和几十亿美元的损失。强烈地震时，地震诱发的滑坡灾害，特别是山岳地区，其危害比地震直接造成的损失还要大。

遥感技术因具有覆盖范围广、图像获取方便等特点，能够客观、全面地反映地震后灾区的景观，能为震害调查、损失快速评估提供科学依据，对地震经济损失评估也具有重要意义。我国曾对1966年邢台地震、1975年海城地震、1976年唐山地震等大震进行了震后灾区航空摄影，并积累了丰富的震害遥感影像判读经验（陈鑫连，1995；魏成阶等，1993）。在2003年的伽师6.8级地震中，王晓青等根据以往震害影像统计并结合该次地震震害遥感特征，提出了遥感震害分级分类标准和地震烈度划分标准，进而得到基于震害遥感影像的伽师地震等震线图（王晓青等，2003）。然而光学影像由于受天气状况的制约，如果震后出现云雨等恶劣天气，则利用光学影像进行震害调查就会受到极大限制。

北京建筑工程学院

硕士学位论文

D-InSAR技术在地面沉降监测中应用

姓名：王珍

申请学位级别：硕士

专业：地图制图学与地理信息工程

指导教师：邹积亭

20100301Ｄ．１ｎＳＡＲ在地面沉降监测中的应用

摘要

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９｝．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ＥＮＶｌＳＡＴ两种卫星的数据格式，并以ＥＮＶｌＳＡＴＡｓＡＲ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ＥＮＶＩＳＡＴＡＳＡＲ雷达数据

D-InSAR与PS-InSAR的理论模型、

技术特点及应用领域󰀁

常占强1,2,󰀁宫辉力1,2,󰀁张景发3,󰀁龚利霞3

(1.首都师范大学资源环境与旅游学院,北京󰀁100037;2.首都师范大学三维信息获取与应用教育部重点实验室,北京󰀁100037;3.中国地震局地壳应力研究所,北京󰀁100085)

摘要:合成孔径雷达干涉测量InSAR(syntheticapertureradarinterferometry)是空间对地观测技术的一次革命性飞跃,特别是D-InSAR和PS-InSAR技术在对地表沉降监测中的应用,受到了越来越多的关注.介绍了D-In-SAR和PS-InSAR技术的理论模型,在分析理论模型的基础上,归纳出这2种技术的不同特点,系统地总结了它们各自适合的应用领域以及暂时难以应用的情况.关键词:D-InSAR;PS-InSAR;理论模型;应用领域中图分类号:P236󰀁󰀁󰀁文献标识码:A󰀁󰀁󰀁文章编号:1000-5854(2008)01-0113-04

合成孔径雷达干涉测量InSAR(syntheticapertureradarinterferometry)是合成孔径雷达遥感技术与射电

天文干涉技术的结晶,是空间对地观测技术的一次革命性飞跃[1~3].特别是差分干涉测量技术(differentialInSAR,D-InSAR)和永久散射体干涉技术(permanentscatterersInSAR,PS-InSAR)在对地表沉降监测中的应

用受到了遥感界和地学界越来越多的关注,主要是因为这2种技术都具有动态、高效获取连续空间覆盖的形

变信息的能力,是传统测量技术(如水准测量、GPS测量)所不具备的.以下从分析2种技术的理论模型入

󰀁图1󰀁三轨法示意图手,归纳出各自的技术特点,依据这些特点,探讨各自适合的应用领域以及待解决的问题.

1󰀁D-InSAR和PS-InSAR的理论模型

叙ｊ．－　ｃ　２。。７ＩＩ。（上旬干４）ｌ团　

合成孔径雷达干涉测量Ｉ　ｎＳＡＲ原理及其应用　

口麦永耀　

（武汉大学遥感信息工程学院湖北·武汉４３００７９）　

摘要简要地回顾了合成孔径雷达干涉测量的历史发展情况，简单介绍了ＩｎＳＡＲ的干涉模式与干涉原理，最后概括地　

总结了ＩｎＳＡＲ在地形测量、地质灾害研究、极地监测等各领域中的应用。　

关键词微波遥感合成孔径雷达（ＳＡＲ）　合成孔径雷达干涉测量（ＩｎＳＡＲ）　应用　

中图分类号：Ｐ４１　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２—７８９４（２００７）０１０－２１３—０２　

１．弓ｌ盲　

合成孔径雷达（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　Ａｐｅｒｔｕｒｅ　Ｒａｄａｒ，ＳＡＲ）是一种高分辨　

率的二维成像雷达。它作为一种全新的对地观测技术，近２Ｏ年来获　得了巨大的发展，现已逐渐成为一种不可缺少的遥感手段。与传统　

的可见光、红外遥感技术相比，ＳＡＲ具有许多优越性，它属于微波　

遥感的范畴，可以穿透云层和甚至在一定程度上穿透雨区，而且具　

有不依赖于太阳作为照射源的特点，使其具有全天候、全天时的观　

测能力．这是其它任何遥感手段所不能比拟的；微波遥感还能在一　

定程度上穿透植被，可以提供可见光、红外遥感所得不到的某些新　

信息。随着ＳＡＲ遥感技术的不断发展与完善，它已经被成功应用于　

地质、水文、海洋、测绘、环境监测、农业、林业、气象、军事等领域。　

但是，传统的ＳＡＲ技术只能获得目标的二维信息，它缺乏获取　

地面目标三维信息和监测目标微小形变的能力。通过将干涉测量技　

术与传统ＳＡＲ技术结合而形成的合成孔径雷达干涉技术（Ｓｙｎｔｈｅｔ—　

ｉｃ　Ａｐｅｒｔｕｒｅ　Ｒａｄａｒ　Ｉｎｔｅｒｆｅｍｍｅ时，ＩｎＳＡＲ）提供了获取地面三维信息　

的全新方法。它是通过两副天线同时观测或通过一副天线两次平行　

观测，获取地面同一景观的复图像对，根据地面各点在两幅复图像　

中的相位差，得出各点在两次成像中微波的路程差，从而获得地面