INSAR在变形监测中的应用

基于INSAR进行的变形监测简析简述：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。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。InSAR英文全称为Interferometric

SyntheticAperture

Radar,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。已经发射的星载合成孔径雷达SAR干涉基本原理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θ0；。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)。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θ值。要注意前提是地形无任何形变。In降SA榴R监测辱变形美技术差分干涉揉测量摇技术锣是应训用重复密轨道的方芳式，月在不睁同的钞时间情获取朝同一顾地区点雷达致影像偶，利厉用此戚两幅窃影像兽进行差分忍干涉，可膨获得棒此地抹区于厕该时布段地坦表及条卫星谅间的碑距离咽变化讽所造表成的羞雷达块波相丛位差既，这核种相长位差泼以干墙涉条吧纹的熔形式滴呈现券，构饭成上挠包含缴地形励引起暑的相任位差愉，影逃像获显取期村间形垦变引辅起的罗相位寺差，烈对流弹层延素迟误蒸差，厦轨道欠误差丈等。D-坦In忧SA捐R基本愈原理合成虹孔径黄雷达干涉宜测量贱的相杆位贡筋献，券主要节来自哈于地叶形相搏位、置形变陷相位观、平池球相矿位和孔大气字延迟锹相位宵。如倚果想殿要获管取地共表形葵变信恶息，亮则必狡须要忽消除段区域朱地形冒相位嘉、平涛球相忧位和尝大气伯延迟米的相半位信沙息。黄平球御相位省可通城过卫右星轨层道和众地球稍椭球牢严密软的几携何关赞系来愈形成亏严整既的几途何算稀法，牢大气常延迟烦相位尾贡献愈份额验是最瞧少的稳，规命律尚遵且不扎明显截，有笨专门只研究盟。现禾阶段唐，消慰除区喷域地型形相缸位方斗法有咳四种性：（1）选牵取基线视距为皂零的仇干涉吊图像牌对，坝无须削考虑地形影响，即可获得模地表仅形变森量；（2）应苗用外丑部因助素来狮消除调地形屑因素罪的效相果，勿来获孝得地帜表形变量。外部因素然主要戴是DE昏M数据（3）利梁用第次三幅殃合成佣孔径览雷达古图像什，采斩用干连涉的直方法冻，来消除地形影响，猎获得夕干涉板形变剧量（4）利欠用四仇幅SA箭R图像花，采铁用地评表形盒变前父后两干两干物涉的方法来消亩除地形影响捡，获奥得干评涉形井变量就现棒阶段罩来讲恰基线荷距为帆零的梨干涉票图像丛对很勤少，所以料：方法一很仅难实诱现；方法二即偶所谓痛的两宽通或钢者两蛇轨法符干涉钩测量怨，由翅于其斩少用水一景SA扩R图像歪，在In叶SA退R数据固源相予对匮络乏的探今天危来讲罚，该秃方法础经济宇上具剖有很嗓大优图势，谨目前办已有怒研究悟成果随表明,两轨往法干滚涉测名量所看得测姻量结酷果在替整体蹦上与穿三轨补干涉胜基本茧一致邮，因怨此两轨示法精恳度上鸦是可笨行；方法三又且称三长通或页三轨么法干甩涉测徐量，燃是标米准差富分干魂涉测顽量方晌式；方法四即蒙四通股差分壶干涉技测量秀，精徒度上学更可挂靠，纠但适搞合干型涉的SA惩R数据年选取疮更加斯困难煌，经谦济上傍也不结是很撤合理扔。In捎SA勉R技术昂应用耐于地愚面沉唱降监键测的生国内绣外经悠验In嫩SA节R技术芝的应婶用主谱要体因现在练以下选几个石方面：①大规教模的金数字窗高程针模型(D追EM栽)的建奋立和腰地形香制图鸣；②卫地球匆表面优形变裂场的门探测唇，包撕括地狐震位逮移测扣量、火山运动璃监测各、冰滩川漂环移、穴地表肝沉降称与山狮体滑筝坡等引起的地列表位让移监购测；③森林零调查烧与制饮图；④海洋撑测绘忽以及项土地享利用谣与分眨类等。In局SA压R技术具有迈大面腾积、连续饲、快筛速、森准确的优仪势。城架市地面务覆盖游植被道较少薯，城横市用含地变抽化较斯少，环干涉遭测量卡在城嘉市区拾域往往表现推出较斧高相党干性守；且In旋SA含R监测可得紧到一厅定面凶积空很间的爽平均鉴变化归值，摆而传滑统方拳法只能绝得到点才或线韵的差索异。纳这些淹特点说明In渡SA赴R技术特别挣适合荒城市帅环境叫地面眨沉降浅监测璃。国内包外In盘SA雄R技术歼用于绢城市对地表田沉降业监测虚的实哗践表明：In望SA浆R技术的优迷劣性优势：(1示)覆盖复范围求大,方便酒迅速:(2)成本辫低,不需波要建息立监寨测网;(3)空间分辨留率高,可以巷获得湾某一艇地区末连续朗的地坚表形变信息;(4)可以密监测溪或识运别出竟潜在临或未掘知的寻地面液形变茧信息:(5)全天柜候,不受容云层采及昼概夜影扑响。局限泄性地震、火洪山等引星起的纪地表抄形变窑不只如是垂缠直方向孩上的位表移，也包含炉有水平抬方向上的挡位移。只肉有单一丛的垂勉直方涌向的紫位移提的时妻候，我猎们可以迫根据织目标患与雷针达的久几何关系践将视线惭方向椅上的铅形变健量转塔换成朝垂直陵方向松的位理移。而既有挪垂直肌方向寄位移载，又有亲水平例方向专位移的形役变，视尼线方鞋向上埋的形催变量狮将如树何转瓶换还兴是需干要进润进一略步研坏究的睁。In南SA素R技术年虽然忠具有很高习的空冈间分粒辨率,星载SA叶R已达凯到约20米,但是妈雷达箩卫星真因其膝固有射的运漂行周面