INSAR在变形监测中应用原理

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。传统的开采沉陷监测方法是在采空区上方布设岩层移动观测站进行几何测量，对测量结果进行分析计算分析得到相关参数。尽管近年来测量仪器有了较大改进，可使用数字水准仪、全站仪、GPS等先进仪器进行地表沉陷观测，减轻了野外观测的劳动强度，但是基于离散点的地表移动观测站方法缺点仍然非常明显1、离散观测点在观测过程中容易受采动破坏而在后期无法观测，造成观测成果缺失2、在山区及沉陷积水区等地，一些最佳观测位置观测者通常难以进入、无法接近，造成观测成果不理想3、尽管观测仪器有了大幅改进，但观测强度和难度依然较大，长时间观测费用较高4、离散点观测方法的观测点总是有限的，其结果很难反映整体开采沉陷规律，尤其是整个开采范围的多环境要素的影响规律传统沉降观测的缺点：航空航天遥感技术作为对地观测获取地球空间信息的重要手段，近年来发展迅猛，不仅能够快速、大面积测制多种比例尺地形图，还广泛应用于资源调查、环境监测、灾害预报、灾情评估和军事侦察等领域。其中合成孔径雷达（SyntheticApertureRadar，SAR）以其具有全天候、全天时获取地表信息的特点，已发展成为一门不可或缺的对地观测新技术。基于SAR发展起来的合成孔径雷达干涉测量（InSAR）技术，自20世纪90年代初起就开始在全球及区域性地形测图、大尺度地表形变监测中得到广泛的研究和应用。与可见光遥感相比，InSAR实现了遥感技术对地表变化的几何测量，可定量化研究自然环境的活动变化状况，是传统光学遥感技术和测量手段的有益补充

InSAR联合处理同一地区的两景SAR图像，提取对应像素位置上的相位差，可以获取大范围、高精度地表三维信息和变化信息，其中获取地表形变的InSAR技术称为差分合成孔径雷达干涉测量已发射的星载SAR平台InSAR的分类：以星载重复轨道干涉测量为例介绍InSAR技术的原理：平行基线：垂直基线：干涉图中任一个像素的相位：则有：地表僚点t1的高睛程可缸以表存示为廊:计算朱出每叼个像垒素的垒干涉付相位φ，结虾合卫退星平驰台姿浑态数胀据，鄙即可尤计算披出干行涉图呆中每哥个像仔素对治应的斗地表稻高程z在z召=0刻是忽棵略高星次项门，按吵泰勒姑级数面展开枣有：上式飘即为过忽略赶大气梦延迟忘相位狗和易SA会R占系统筒噪声者相位渠后，蔽干涉祥图上农任意阴像素笼的干剑涉相匠位，忌可以醋进一镇步分胀解为列：平地奏相位：地形历相位：两边哗分别烈对θ求导宣，得降到干员涉图称上相住邻两聋像素飞的相乡丰位差抬为：对照恒上图未，qs可以星表示粒为：式中背：q为t1、t2两地倘面目踢标点悔在竖柱直方些向上辨的距鸣离，具即高男差，s为t1、t2两点舰在斜鬼距向带上的街距离上式予右边泄第一只项表斑示高允程变忘化引袋起的蒸相位蔬差，俱右边洪第二胆项表尼示无而高程庄变化截的平泄地引贷起的悄相位典差，议也可堪进行壤分解赵：平地凉相位虎变化缴分量浅：地形拿相位回变化泊分量灯：有上沃式可拘知，平地包相位酒的变档化只老出现挖在斜悦距方彼向上，表俩现为净与卫灵星平旬台飞滨行方咏向平聋行的沸明暗些相间息的条禁纹，盈且当挽B⊥>0蜓时咽，从理近距绪点到淘远距吹点随尤着斜栽距R斤逐誓渐增纹加，蔬平地搬相位乎单调荐增加师，反瞒之平捷地相扬位单点调减枕少。若用特表示找相位缩慧误差洪,型表示俭干涉蒜测量嗓的高扮程误赢差，碰则：干涉诞图上句一个2π相位邪对应遗的高坏程变界化量授称为箭高程掌模糊链度，类记作haIn垮SA冲R技术友对地廉形测恋量的敏感奇性较至弱差分把雷达鹿干涉练测量丛技术搬：若考冶虑到运卫星昨平台尾两次舱成像反期间茶，地仅表点冤发生井了微疯小形韵变，领其在府斜距竿向的贯投影首分量等记为交d，鄙则干摆涉图罚中任因一像释素的炭干涉挣相位唉还应系包括婚:上式插可看刘出：耗地表教形变仪引起个的相位善与干戏涉像狼对的雄基线牵无关。同时逐干涉搂相位善还会享不同阔程度乎地受孕到大展气延嫂迟效植应、锦卫星纲轨道淘扰动告和系忍统热谜噪声梦等因索素的览影响念，可疮以认连为干蓬涉图仿相位戚是由防平地乞相位柳，地司表起蜜伏，蜡地表敞形变满，大岗气延奸迟以萝及轨破道、趴热噪邻声等炸因素狱引起漂的：据不映同需贡求，焰从上吼式提贪取某沿一种控（或商几种省）有谈用相爹位、今而消闷除或便抑制芒其他参相位浪的方纽奉法，举称为DI余nS眠AR技术誉。DI比nS蹈AR技术依监测炒地表少形变签方案虽然DI演nS倒AR技术包监测冒地表估形变撞有很俊高的顶理论达精度蕉，但饿实际眯应用苹中面库临着松许多读限制悼性因笛素，脆一定恼程度帜上制漠约了DI爸nS罢AR技术萝的发蛮展和躲应用畅。DI投nS巷AR技术塘容易研受到萝各种由失相猪干因酬素的午影响隔，概馒况起何来可贪以分辅为以齐下六欠类：（1惧）时间印失相踪蝶干。SA质R传感肢器两胖次成挽像期多间，斗地表奋覆盖牺、气序候变赖化等覆导致启地物屯散射雾特征落发生亦了改臭变，奴从而火降低SA绩R影像她的相桨干性搏。（2烤）空饿间失蛇相干（3叙）体贱散射笑失相替干（4茫）热圾噪声简失相暴干（5阔）多史普勒砍质心盏失相爸干（6悔）形炒变梯虹度过非大引溪起的剖失相沈干DI钳nS缝AR受到党分辨煮率和立波长喝的制尚约，麻所以络只能赚够监用测地度表一肠定量更的位总置变掠化，启若变亦化量腹过小咱或过脉大，督利用DI性nS甲AR技术忘都将乌不能谎得到从准确分的测咳量结评果。优势：(1某)覆盖歇范围尽大,方便拆迅速:(2明)成本但低,不需鼠要建宇立监