insar监测精度10篇insar监测精度 18第27卷2005年9月 第9期现代雷达ModenlRadarVo1．27No．9September2005InSAR中基线精度要求下面是小编为大家整理的insar监测精度10篇,供大家参考。
篇一：insar监测精度
第 27 卷2005 年 9 月第 9 期 现 代 雷 达 M oden l R a dar V o1． 27 N o ． 9 September 200 5 InSAR 中基线精 度要求的探讨 郑 芳， 马德 宝， 裴怀 宁 ( 信 息工程大学信息工程学院，
郑州 450002) 【 摘要】
基线是合成孔径雷达干涉测量中的一个重要参数。基线长度和倾角的微小误差， 都可能引起大幅度的地形 高度误差。根据测量相位不定性引起的高度误差， 分析了垂直基线与地形高度灵敏度的关系， 并推导了垂直基线与高度 模糊数的关系式。通过基线长度和倾角不定性引起的高度误差， 分别估算了 InSAR 对基线长度和倾角精度的要求， 并给 出了高度估计误差对基线误差的灵敏度， 最后通过 ERS 数据进行了仿真， 并得出了三点结论。
【 关键词】
合成孔径雷达干涉测量 ； 基线长度 ； 基线倾角； 垂直基线； 高度模糊数 中图分类号 ：
T N950 文献标识码 ：
A D iscu ssion ab ou t R equ ir em en t of
B aseline P r ecision
in
In SA R
Z H E N G
F ang ， M a De -bao ， PE I H u ai -ning ( Information E ngineering College of Information E ngineering Unviversity， Zhengzhou 450002 ， China) 【 Abstract】
a n d ori enta tio n wou ld resul t in l arg e terrain heig ht er r or． T his pa per anal yzes th e relationship
b etween per pe nd icul a r
ba s el in e a n d Baseline is an im portant param eter in synthetic aperture radar interferometry．Slight errors of ba s eline length terrai n height sensitivi ty f i rst l y ，ba s ed on height er r or i nduced by uncertai nty of pha s e．A nd the expr e ssion of relation b e tween p e r- p e ndieula r
baseline a n d the heig h t of ambiguity is obtaine d ．Dep e nding on
the height elror induced by uncer t ainty of ba s eline pa- rameters ，the requirement of ba s eli ne leng t h and ori entation in InS A R a r e approxi matel y cal culated resp e ctively ．F ur t hermore ，sen- sitivity of heig h t estimated elror to ba s eline elror is got．Finally simulation is done on ERS data and conclusion is obtaine d ．
【 K ey words】
synthetic ap e r t ur e radar interferometry； ba s eline lengt h； ba s eline orientation； p e rpendicula r
baseline； the heig h t of ambig u ity 0 引
言 合成孔径雷达干涉测量 ( InSAR ) 是合成孑 L径雷达 成像技术的新发展 。InSAR 充分利用 了雷达 回波信号 所携带的相位信息来获得地表 的高程信息 。基线在 InSAR 成像测量原理 中是一个重要 的概念 ， 它定义 为 两副天线 的空间或时间的矢量几何关 系。基线参数包 括长度和倾 角两个 因素， 并同时影响着高度误差。
目
前 ， 估计基线的方法很多 ， 其方法 的选择有赖于具体应 用和所要求的处理精度 。基线的精度直接影响地形高 度精度。本文主要探讨 InSAR 中的基线精度 问题 。
l InSA R 的基本原理 以重复轨道测量( RTI) 为例首先介绍 InSAR 的基 本原理。重复轨道干涉测量 的卫星轨道与地面 目标的 相对几何关 系如图 1所示。理想状态下 ， 两条 SAR 轨 道近似平行 ， 从两个稍有差异的视角观测地表。
在 图1中， A。
和A：
分别表示 两 副天线 的位置 ， 天 ·收稿 日期 ：
2004-08-04 修订 日期 ：
2004-11-01
图 1
SAR 干涉测量 成像 不意图 线之 间的距离用基线长度 夹角为 。平台高度为 距 为R ，
是第一 副天线 的参考 视线角 ， 地 形高度用z 表示 。发射波长为 A 的信号 ， 从 A ． 经 目标 点 P 反射 再被 A。
接收 ， 得到测量 相位 。
。地物后 向反射会 引 起相位偏移 ， 设为 。
。
， 则有 表示 ， 基线与水平方向的 ， 地面一点 P 到天线 A。
的斜 ， ， 一
l = 2 竺
R + lo
( 1) ^
同理 ， 对另一卫星 A：
， 可得测量相位 ：为 维普资讯 http://www.cqvip.com
第 9 期 郑芳 ， 等：
InSAR 中基线精度要求的探讨 19 2 = 2 2—_"1 1 "( A
+ AR) + 2 0
( 2) 式 中：
。
。
和 加表示由不同散射特性造成 的随机相位 ；
系数“2” 表示收发双程。假设两幅图像 中随机相位的 贡献相同， 即 m= 加。由于入射角的差异 ， 两幅 SAR 图像不是完全重合的， 需要对它们进行 配准处理 。配 准后的图像进行复共轭相乘就得到 了复干涉纹图。
虽然对单幅图像来说相位是随机 的， 但干涉纹 图 的相位是确定的 ， 它取决于信号的路径差 AR △
= 一4、" trA R+ 2,trN
N= 0， ± 1，± 2 ， ⋯ ( 3 ) 在实际的干涉处理中， 由于经过三角运算， 所以只 能得到干涉相位 的主值( 缠绕相位) ， 只有进行相位解 缠 ， 才能得到真实相位。
由图 1 可以得出 sin( 0 一
) ：[ ( R + AR ) 一
z = H —RcosO 一B ] ／ 2RB ( 4) ( 5) 此即为 InSAR 技术确定地物高程的原理性公式。
2 垂直基线 将基线沿视线方向进行分解 ， 得平行 于视线 向分 ：
和垂直于视线 向分量 量 ． ， 有 sin( 一
( 6) 【 B = Bcos( 0 一
) 先分析垂直基线对高度误差的影响。在各参数不 相关 的假定下 ， 由式 ( 5) 可 以写 出描述 InSAR 的总 目
标高度估计方差的一般表达式 ^
R+
口 +
n+
=
+差
+
+》．．= ， +
+
) 式中 ：
R、
口 、
方根误差。测量相位不定性引起的测高误差为 、
JI = ， 和 分别是 、 B 、
、 H 和 的均 ：：—一
RAsinO4~ Bcos( 0 = 4,trB 一
( 8) 、 ‘) 一 ) ．
由上式可知 ， 对 于一定 的高度变化 ， 如果垂 直基线增 加 ， 则相位变化也随之增 大， 也就是说垂直基线越大 ，
地形高度变化灵敏度也就越高。因此 ， 为估计地形高 度 ， 一般要求较 大的垂直基线 。然 而， 垂直基 线较大 时， 数据中的噪声更大 ， 而且干涉相位变化更快， 从而 使得相位解缠更复杂 ， 加大了干涉图处理的难度 。
垂直基线可用高度 模糊数来 描述。在干 涉测量 中， 高度模糊数被定义为 ：
引起一个 2,tr 相位变化所对 应的高度变化， 一般来表征干涉测量对 高度变化的敏 感程度。下面将推导垂直基线与高度模糊数的关系。
图 2 为干涉相位随高度变化的几何示 意图， 图中 点 P 和点 P 的斜距相同 ， 高度差为 A0z， 点 P 的干涉相位为 ， 视角变化量为 =一 !
sin( + △ 一
) ( 9 ) 图 2干涉相位随高度变化 的几何不 意图 在干涉纹图上 ， 这两点的相位差为 △
：
：
， 一
：
一 竿[ s in ( +A0 z—
) 一
蹦 n( ] 一 4A"trB． 2c 。
s 0一 +
)×
sin = 一
cos( △ ( 10) 由 于 RAO：
RsinA0：= Az／ sin0 ( 11) 则式 ( 10) 可表示为 △
= 一4 "IT· 墨 旦
皇
=一 要 ：
( 2) 当 △ ：
=2盯时 =一
‘
Rsin0 ( 13) 式 中：
为高度模糊数。
以 ERS 卫星为例 ， 高度模糊数与垂直基线 的关系 如图 3 所示。
3基线参数的精度 基线估计算法的性能与数据的应用有关。例如 ，
对于差分 InSAR ， 可将 ERS 数据 用 于地震 和 冰川测 量／ 监测 ， 以 ERS 精度轨道产 品的精度用 于基线估计 已经足够了。对于更高精度的差分应用， 如潮汐荷载 或地面下沉的监测 ， 需要亚厘米级的精度 ， 此时必须提 维普资讯 http://www.cqvip.com
20 现 代 雷 达 27 卷 垂直基线， m 图3高度模糊数与垂直基线的关系 供精确客观的基线估计。可能最高要求的应用是对地形的 估计， 因为基线长度或倾角上的微小误差可能导致大幅度 地区的高度误差， 这些误差随着地面距离的变化而变化。
本节要计算高度估计误差对基线参数误差的灵敏度， 以此 来定义对于地形测量所需的基线参数精度。
基线长度和倾角不定性引起的高度误差分别为 =鲁 ta n ( 一
)sin
· O "。h = R si n0 · ( 14 ) ( 15 ) 由式( 15) 可以看出 ， 基线倾角引起 的误差与基线长度 无关 ， 而与斜距和视角相关 ， 且比例于斜距变化。对于 星载 InSAR 系统 ， 因为斜距 的数量级 为几百 km， 故基 线倾角的误差对高度误差灵敏度 的影响是很大的 ， 要 求精确地加 以校准。为了减小基线倾角导致 的误差 ，
个重要的手段就是降低平台的高度。与基线倾角不 同的是 ， 基线长度所引起的误差是取决于基线的， 由于 基线长度导致的误差是与 tan( 一
) 成正 比的， 因此，
如果基线垂直于视线方向， 即垂直基线最大时 ， 基线长 度误差的影响则最小。可 以估算一下 InSAR 对基 线 的精度要求 。由式( 14) 得出 一警
R
t a n
8
一 s in 0
(1 6) · ( 一
)· 以 E RS 卫星为例 ，
=23。
， 假定 要求绝对测高误差分量小于 1
m， 则在星载情 况下所 要求的基线相对测量误差为 然 ， 这个要求是非常高 的。当基线长度 B = 1
km 时 ，
要求其测量误差达到 8． 79 mm。
讨论对基线倾角测量精度的要求， 由式( 15)得出
= 3。
， R = 800 km， 若 ／ B ≤8． 79 X 10～。显 ：
a
分析由不同基线倾角和长度参数的结合所形成的 高度误差 。高度精度与各参数 的关 系为⋯ 2 p 【 n · cos 8— ．A ．R 2 ．sin20． + +否 0． 36 · sin ( 18 ) 式 中：
W 是在垂直 于电波传播 方 向上 ， 一个距 离分辨 元 中的地面 目标的有效延伸量。卢是干涉基线与视线 方 向间的夹角 ， 其值为 卢 = 90 。一
+ ( 19 ) 式 中：
是基线倾角。P 。
是干涉 SAR 的斜距分辨率 PR J ：P · sin( 一y ) ( 20 ) 式中 ：
p 是距离向分辨率 ； y 为地形坡度。
接收机的信噪比 SNR 可以表示为 SNR = SNRN 0R · Pm
· tan" 7
(2 1) SNR 。
是归一化因子 ， 依赖 于 SAR 功率 、 噪声及其他 参数 ， 与分辨率无关。， 7是视线与 当地地面间的夹角 ， 7 = 90 。一
+ ( 22 ) 将式 ( 19) 一式 (22) 分别代人式( 18) ， 可得 2O "h：
+
+
—。- ———————
———————一4 — B
S N
R
P COS +
N oR · · ( 一
) 0． 36 w2 · sin ( 23) 仍 以 E RS 卫星为例 ， 选取如下的参数：
P = 25 m，
A = 0 ． 05 6 6 m ，
= 24 。， R = 800 km ，
SNR 。
=20 dB。高度精度与基线参数关系见图 4。
基线估计主要受限于地形估计 ， 因此我们将从扫 描带内高度误差的角度考虑基线估计误差对地形高度 估计的影响。
我们考虑 Ⅳ和 的误差为 0 时的情况 ， 则地形高 度 h 可以被估计为 = 5 。
， W = 10 m ，
O " h = 百 R tan( 一
)sin · B + Rsin · O"a ( 24 ) 假设扫描带内某点的高度误差为 0 (1 7 ) o=警 ta n ( 一
)s i的
． +尺
d s in
． (2 5 ) 仍然采用上列数据 ， 若要求绝对测高误差分 量仍小于 1
m， 则在星载情况下要求 or ≤0． 000 18。
。显然 ， 这个 要求是很难达到的。
此时可得 O "a
一
tan( ． d —
) B v B ( 26 ) ∞∞∞们 加∞∞印们加0
吡 ／ 凝霉 恒 维普资讯 http://www.cqvip.com
第9 期 郑芳 ， 等：
InSAR 中基线精度要求的探讨 21 200 图4高度精度与基线参数的关系图 将上式代人式(24 ) ， 可得 o r b = 百 R sin · ~tan(O—
) 一 tan(O~d —
) ] · (27) 用微分来近似上式得 =吾 s in
·刍 ta n ( 一
)·( 一
)· =
舍 · · · 百 ‘ = 。
图 5基线 长度误 差限制不意图 转线速度较快 ， 对基线影响较大 ， 造成 的高度误差也 大， 在赤道附近误差最大。在高纬度地区， 由于地球 自
转线速度较小 ， 对基线影响较小 ， 造成的高度误差也较 小， 尤其在纬度 85。
以上 ， 地球 自转导致 的高度误差就 很小 ( < 1
m) 。因此 ， 在三维成像处理 中， 只有不断地 对基线进行修正 ， 才能获得更精确的高度图 J 。
4 结语
结
语
(2 8 )L
式中：
or 为视角变化量。则高度估计误差对基线长度 误差的灵敏度为 根据上式 ， 若给定扫描带 内所要求的高度误差 ， 就 可以算出基线误差的限制。
由式( 24) 和式 ( 29) 可得高度估计误差对基线 倾 角误差的灵敏度为 ：— L( 30) n
口 一÷ sill2( 一
) 可见该值与基线长度无关。
以 ERS 卫 星为 例， 取 R = 800 km，
= 23。
，
100，
：
0． 5 m， 则此时基线长度误差的限制如图5 所示。
基线参数(曰，
) 一般由星历表提供的数据估算， 但 精度较低。研究表明， 厘米级的基线精度是必需的， 精确 估计基线参数相 当重要。就基线参数误差的性质而言，
它是大面积 图像 中的系统误差， 具有公共误差的属性。
如果在成像带内设置一些具有精确高度信息的地面控制 点作为参考基准， 那么就可利用这些控制点的高度去反 推实际的基线长度及倾角。利用这个方法， 可把测高误 差近似地减小到仅由相位测量误差决定的数值。
由于地球在不同纬度上的线速度不 同， 因此不 同 纬度上的有效基线 长度也 不同。
在低纬度上 ， 地球 自
= -rr／
本文主要探讨 了 InSAR 系统 中有关基 线精度 的 问题 ， 通过分析可以得出以下结论 ：
1) 垂直基线 越大 ， 地形 高度变化灵敏度 也越大。
因此 ， 为估计地形高度 ， 一般要求较大 的垂直基线。垂 直基线可以用高度模糊数来描述 ， 高度模糊数越小 ， 垂 直基线值越 大 ； 2) 基 线长度 所引起 的误差 取决 于基 线 ， 垂直基线最大时， 基线长度误差 的影响最小 ； 基线 倾角引起的误差与基线长度无关 ， 而与斜距 和视角相 关 ， 减小基线倾角导致误差的一个重要手段就是降低 平 台的高度； 3) 在给定扫描带 内所要求的高度误差情 况下 ， 可以通过高度估计误差来 对基 线长度误差的灵 敏度算出基线长度精度的限制。
由此可知 ， 高度估计误差对基线参 数精...
篇二：insar监测精度
style="color: rgb(0, 0, 0); font-size: medium;">篇三：insar监测精度
SAR的高度分辨率与高程测量精度分析柳祥乐 杨汝良航天微波遥感系统部摘要：本文首次定量分析了I nSAR的高度向的分辨率，得到了I nSAR的高度向分辨率的表达式，指出单基线的InSAR技术难以得到高的高度向分辨率； 本文还分析了多基线InSAR的分辨率与高程测量精度， 也得到了多基线I nSAR的高度向分辨率与高程测量精度表达式； 另外， 本文还从多个不同的角度阐明了高度向的分辨率与高程测量精度的区别。关键词：
I nSAR; 多基线;高程精度; 高度分辨率
限制以历向。而I n在一个分卜l 输锌朔
化的多基线干i
159
冠度的一半，芏高度向上日
J 量精度是两精 度 则 是 指交却还是比！
UJ，-^．__k．-VV一’二涉测量，科学址， 工业出版社． 2I
篇四：insar监测精度
４３ 卷第 ６ 期２０１８ 年 １２ 月测绘地理信息Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＧｅｏｍａｔｉｃｓＶｏｌ．４３Ｎｏ．６Ｄｅｃ．２０１８基金项目：测绘地理信息公益性行业科研专项资助项目（ ２０１４１２０１６ ）。ＤＯＩ ：１０．１４１８８ ／ ｊ．２０９５ － ６０４５．２０１６４４４文章编号：
２０９５ － ６０４５ （２０１８ ）
０６ － ０１０６ － ０４不同分辨率 ＤＥＭ 对 ＩｎＳＡＲ 变形监测精度的影响分析卢 莹 １ 颜惠庆 ２ 杨俊凯 ２， ３ 段晓晔 ３１ 武汉大学测绘学院，湖北 武汉， ４３００７９２中交上海航道勘察设计研究院有限公司，上海， ２００１２０３ 中国矿业大学环境与测绘学院，江苏 徐州， ２２１００８Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ＤＥＭ ｏｎ ＩｎＳＡＲ ＤｅｆｏｒｍａｔｉｏｎＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ＡｃｃｕｒａｃｙＬＵ Ｙｉｎｇ１ ＹＡＮ Ｈｕｉｑｉｎｇ２ ＹＡＮＧ Ｊｕｎｋａｉ２ ， ３ ＤＵＡＮ Ｘｉａｏｙｅ３１Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｇｅｏｄｅｓｙ ａｎｄ Ｇｅｏｍａｔｉｃｓ ， Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ， Ｗｕｈａｎ ４３００７９ ， Ｃｈｉｎａ２Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｗａｔｅｒｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ Ｃｏ． ， Ｌｔｄ． ， Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００１２０ ， Ｃｈｉｎａ３Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｓｐａｔｉａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ ， Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ， Ｘｕｚｈｏｕ ２２１００８ ， Ｃｈｉｎａ摘 要：合成孔径雷达差分干涉测量技术具有全天时、全天候、高分辨率等优势，已经发展成为矿区开采沉陷的新型监测手段，其中以二轨差分干涉处理方法最为常见，由于该方法需借助外部数字高程模型（ ｄｉｇｉｔａｌ ｅｌｅｖａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ，ＤＥＭ ），ＤＥＭ 的精度将直接影响地表形变的监测精度。因此，有必要研究不同分辨率、不同精度 ＤＥＭ 对地表变形监测的影响。实验以河北某矿为例，对比分析了不同分辨率 ＤＥＭ 对合成孔径雷达差分干涉监测精度的影响。实验结果表明，ＳＲＴＭ － １ 比其他 ３ 种外部 ＤＥＭ 具有更高的可靠性，更适合作为外部参考 ＤＥＭ 。关键词：二轨合成孔径雷达差分干涉测量；数字高程模型；精度；变形监测中图分类号：
Ｐ２３７ ； Ｐ２５８ ；Ｐ２０８文献标志码：
ＡＡｂｓｔｒａｃｔ ：
Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ － ＩｎＳＡＲ （ ＤＩｎＳＡＲ ）
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｈａｓ ｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｂｅｉｎｇ ａｌｌ － ｄａｙ ， ａｌｌ － ｗｅａｔｈｅｒ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ，ｅｔｃ．Ｎｏｗ ＤＩｎＳＡＲ ｈａｓ ｂｅｅｎ ａ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｍｉｎｉｎｇ ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ．Ｔｗｏ ｐａｓｓ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｒｅ ｃｕｒｒｅｎｔｌｙｔｈｅ ｍｏｓｔ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｍｉｎｉｎｇ ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ．Ｂｅ－ｃａｕｓｅ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｎｅｅｄｓ ｅｘｔｅｒｎａｌ ＤＥＭ ， ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ＤＥＭｗｏｕｌｄ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｓｕｒｆａｃｅ ｄｅ －ｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ ， ｉｔ ｉｓ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ＤＥＭｓ ｏｆ ｓｕｒｆａｃｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ａ ｍｉｎｅｉｎ Ｈｅｂｅｉ ｐｒｏｖｉｎｃｅ．Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎＤＥＭｓ ｏｎ ｔｈｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ＤＩｎＳＡＲ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ＳＲＴＭ １ｈａｓ ｂｅｔｔｅｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔｔｈａｎ ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ ｔｈｒｅｅ ＤＥＭｓ ａｎｄ ＳＲＴＭ １ｉｓ ｍｏｒｅ ｓｕｉｔａｂｌｅ ａｓａｎ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ＤＥＭ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ：
ｔｗｏ － ｐａｓｓ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ａｐｅｒｔｕｒｅ ｒａｄａｒ ｉｎｔｅｒ －ｆｅｒｏｍｅｔｒｙ ； ｄｉｇｉｔａｌ ｅｌｅｖａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ； ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ； ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ 为研究矿区开采导致地表沉降，需采用合理的监测方法来获取地表下沉的幅度和位置，以便减小和控制矿区沉陷引起的危害 ［１ ］ 。传统监测方法有三角测量、 ＧＰＳ测量和水准测量等 ［２ ］ ，这些方法存在工作量大、费用高、监测面积小、测点难以保存等缺点。近年来，遥感技术的发展为矿区变形监测提供了更好的方法和更多的数据源，与传统测量方法相比，合成孔径雷达干涉测量 （ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ａｐｅｒｔｕｒｅ ｒａ －ｄａｒ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ ， ＩｎＳＡＲ ）技术具有低成本、全天时、全天候、大空间尺度连续覆盖等优点，现已成为地形测绘、资源普查、变化检测以及灾害监测等领域重要的信息获取手段 ［３ ， ４ ］ 。合成孔径雷达差分干涉测量（ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ＩｎＳＡＲ ， ＤＩｎＳＡＲ ）技术是通过提取两幅ＳＡＲ影像中的相位差来获取地表变化信息的技术，由于其不需要考虑矿区地表形变的非线性关系，监测结果更理想，成为矿区地表变形监测常见手段 ［５ ， ６ ］ ，其中，以二轨差分法最为常见。但在实际应用中发现，二轨差分法需借助外部数字高程模型（ｄｉｇｉｔａｌ ｅｌｅｖａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ， ＤＥＭ ），外部 ＤＥＭ 的精度会直接影响地表形变的监测精度。为研究不同分辨率、不同精度 ＤＥＭ 对地表变形监测的影响，本文以河北某矿为例，尝试利用４种不同分辨率 ＤＥＭ ，即ＳＲＴＭ － １ （ ｔｈｅ １ － ａｒｃ － ｓｅｃｏｎｄ ｓｈｕｔｔｌｅ ｒａｄａｒ ｔｏｐｏｇｒａ －ｐｈｙ ｍｉｓｓｉｏｎ ）、ＳＲＴＭ － ３ （ ｔｈｅ ３ － ａｒｃ － ｓｅｃｏｎｄ ｓｈｕｔｔｌｅ ｒａ －ｄａｒ ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ ｍｉｓｓｉｏｎ ）、 ＡＳＴＥＲ ＧＤＥＭ （ａｄｖａｎｃｅｄｓｐａｃｅｂｏｒｎｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｒａｄｉｏｍ －
第４３卷第６期卢 莹等：不同分辨率 ＤＥＭ 对ＩｎＳＡＲ变形监测精度的影响分析ｅｔｅｒ ｇｌｏｂａｌ ｄｉｇｉｔａｌ ｅｌｅｖａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ）和 ＧＴＯＰＯ３０（ｇｌｏｂａｌ ３０ － ａｒｃ － ｓｅｃｏｎｄ ｅｌｅｖａｔｉｏｎ ），对比分析不同分辨率ＤＥＭ 对ＩｎＳＡＲ监测精度的影响，对ＩｎＳＡＲ技术在矿区地表形变监测应用具有一定的实用意义。１ 外部 ＤＥＭ 的高程误差传播模型如果构成干涉像对的两幅ＳＡＲ影像在获取时地表发生了变形，假设在斜距方向上的变形量是Δ ｄ ，忽略系统噪声相位和大气相位的影响， Ａ １ 和 Ａ ２是卫星两次对同一个地方成像时的位置，也就是天线的位置，Ｂ 为 Ａ １ 与 Ａ ２ 之间的基线长， θ 为卫星入射角，α 为 Ｂ 的水平角， Ｒ 为卫星到目标点的距离， Δ ｚ为高程变化值。那么，不同精度的 ＤＥＭ 值对形变量的贡献值可以表示为 ［７ ］ ：Δ ｄ ｚ ＝ Ｂ ⊥Δ ｚＲ ｓｉｎ （ ）
θ（１ ） 以 ＲａｄａｒＳＡＴ － ２（简称 Ｒ－ ２ ）卫星为例，假设垂直基线 Ｂ ⊥ ＝１５０ｍ ，斜距为 Ｒ ＝９５１ｋｍ ，入射角 θ ＝３５．５° ，分别计算不同 ＤＥＭ 的高程误差对 ＤＩｎＳＡＲ变形监测的精度的影响，如表１所示。表 １ 不同 ＤＥＭ 的高程误差引起变形监测的误差Ｔａｂ．１ Ｅｒｒｏｒ ｏｆ Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｃａｕｓｅｄ ｂｙＤｉｆｆｅｒｅｎｔ ＤＥＭＤＥＭ分辨率／ ｍ 垂直精度／ ｍ变形监测误差／ ｍｍＳＲＴＭ －１ ３０ １６ ４．３ＳＲＴＭ －３ ９０ １６ ４．３ＧＴＯＰＯ３０ １ ０００ ３０ ８．１ＡＳＴＥＲ ＧＤＥＭ ３０ ２０ ５．４ 从表１可以看出，外部 ＤＥＭ 对 ＤＩｎＳＡＲ 变形监测结果的影响在微小形变沉降区域影响较为突出。垂直基线越大，卫星平台高度越小，外部 ＤＥＭ的高程误差影响越显著。２ 实验数据及处理方法２．１ 实验区概况研究区域位于河北省邯郸市境内，是冀、豫、晋三省的交界地带，最高海拔为８９１ｍ ，该地区地表复杂，地形起伏大。研究区域内有一正在开采的工作面，工作面煤厚约４ｍ ，平均采深７７４ｍ ，煤层倾角１７° ，走向长１ ０２１ｍ ，倾向长１６５ｍ 。工作面周边有村庄、砂石厂和农田，煤层的开采势必会影响周边村庄的正常生产生活。２．２ 数据来源ＳＲＴＭ 数据是于２０００年由国防部国家测绘局和美国航空航天署（ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ ａｎｄ ＳｐａｃｅＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ ， ＮＡＳＡ ）等机构联合测量，陆地覆盖面积达 ８０％以上。
ＳＲＴＭ 上带有两个传感器，分别为 Ｃ 和 Ｘ 波段，数据有１″和３″两种精度的ＤＥＭ，分辨率分别为３０ｍ 和９０ｍ［ ８ ］ 。
ＧＴＯＰＯ３０是全球的ＤＥＭ ，是由联合国环境计划、 ＮＡＳＡ 、新西兰、日本地理测绘研究所以及南极研究科学委员会联合测量，在１９９６年公开发布， ＧＴＯＰＯ３０是 ３０″精度的ＤＥＭ ，空间分辨率是１ｋｍ 。虽然ＳＲＴＭ 的精度和分辨率都优于 ＧＴＯＰＯ３０ ，但 ＧＴＯＰＯ３０达到全球覆 盖。
对 于 ＳＲＴＭ 和 ＧＴＯＰＯ３０ 有 很 多 的 研究 ［８ ， ９ ］ 。反射辐射仪（ＡＳＴＥＲ ）和先进星载热发射是由日本经济产业省和美国航天局联合发射的高分辨率卫星成像设备，在可见近红外波段能够对地表进行立体观测。
ＡＳＴＥＲ ＧＤＥＭ 数据是在２００９年发布的最新电子地形数据，而在 ２０１１ 年 １０ 月份又进行了更新，在数据质量上有所提升，空间分辨率为３０ｍ ，高程精度为２０ｍ［ １０ ］ 。本文所用到的ＳＲＴＭ － １ 、 ＳＲＴＭ － ３ 、 ＧＴＯＰＯ３０以及 ＡＳＴＥＲ ＧＤＥＭ 数据的主要信息参数如表 ２ 所示。表 ２ ＤＥＭ 的基本信息Ｔａｂ．２ Ｂａｓｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ＤＥＭＤＥＭ数据尺寸／（像素 ×像素）空间分辨率／ ｍ垂直精度／ ｍ分布范围ＳＲＴＭ －１ ３ ６０１×３ ６０１ ３０ １６ ６０°Ｓ～６０°ＮＳＲＴＭ －３ １ ２０１×１ ２０１ ９０ １６ ６０°Ｓ～６０°ＮＧＴＯＰＯ３０ ４ ８００×６ ０００ １ ０００ ３０全覆盖ＡＳＴＥＲ ＧＤＥＭ ３ ６０１×３ ６０１ ３０ ２０ ８３°Ｓ～８３°Ｎ 由于数据源的限制，本文选取了两景Ｒ －２影像，Ｒ － ２是搭载着Ｃ波段传感器的商用雷达卫星。本文用到的影像为覆盖实验区 Ｒ － ２ 影像数据，成像时间为２０１６ － ０１ － １７和２０１６ － ０３ －０５的基本参数：入射角为３５．５０７ ０° 和 ３５．５０８ ６° ，极化方式均为 ＨＨ ，时间基线均为４８ｄ ，垂直基线均为１４８ｍ 。２．３ 数据处理方法实验采用二轨法对ＳＡＲ 数据进行处理。在数据读取之后，将Ｒ － ２数据组合成干涉对，经配准计算干涉图。然 后 对 ＤＥＭ 数 据 进 行 预 处 理，包 含 对ＤＥＭ 的基准、投影以及椭球的定义，还有 ＤＥＭ 数据缺失的改正等。想要对ＳＡＲ影像与模拟的ＳＡＲ影像间的差分，则首先要对这两幅影像进行配准。由于ＳＡＲ影像投影和 ＤＥＭ 投影不一致，因此，要先依据主影像的轨道参数、空间分辨率以及 ＤＥＭ空间范围等将 ＤＥＭ 换到 ＳＡＲ 投影。配准后的外部 ＤＥＭ 生成模拟的 ＳＡＲ 影像。然后用基于轨道信息的方法对基线进行初始估计，再通过确定距离和方位向的ＦＦＴｓ来估计残差基线，将残差基线的７ ０ １
测绘地理信息 ２０１８年１２月估计值加到初始基线，从而精化基线。用最小费用流的方法（ ＭＣＦ ）进行相位解缠，采用有效掩膜，将低相干区域掩盖掉，生成了解缠后的差分干涉图，进行地理编码，具体处理流程如图１所示。最后分别利用４种不同外部 ＤＥＭ 参与解算得到形变图，方便后续与地面实测值进行对比分析。图１ 二轨差分法处理流程Ｆｉｇ．１ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｆｌｏｗ ｏｆ Ｔｗｏ － Ｐａｓｓ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｍｅｔｈｏｄ３ 实验结果与分析项目组于 ２０１５ 年末在实验区布设了 ４０ 个地面观测点，由于测点的丢失，本文只选取了监测资料相对完整的 ３３个二等水准测量数据，如图２所示。其在 ２０１６年１月１５日和２０１６年３月３日分别进行了观测，观测日期与ＳＡＲ 影像获取日期较为一致，两者的差值可以作为真实沉降值来研究不同分辨率ＤＥＭ 对ＩｎＳＡＲ变形监测精度的影响。将已知点的坐标和不同 ＤＥＭ 参与获得的沉降图导入到 Ａｒｃ －ＧＩＳ中，并提取已知点的沉降值，然后根据实测的沉降值进行对比分析。图２ 观测点在沉降图中的显示Ｆｉｇ．２ Ｌｏｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ Ｐｏｉｎｔ ｉｎ Ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ Ｍａｐ提取了各观测站上４种不同分辨率 ＤＥＭ 参与ＩｎＳＡＲ变形监测的沉降结果，生成曲线如图３所示。从图３可以看出，当地形变化增大时，监测到沉降 值 随 着 分 辨 率 的 降 低，出 现 了 较 大 的 差 异，ＳＲＴＭ － １可靠性最高， ＳＲＴＭ － ３及 ＡＳＴＥＲ ＧＤＥＭ参与获得的沉降值中异常点居中，但ＳＲＴＭ －３参与监测得到的沉降值相对实测沉降值，其波动幅度要比 ＡＳＴＥＲ ＧＤＥＭ 小，而 ＧＴＯＰＯ３０得到的沉降量从 １４ 号点开始，沉降值波动幅度比较大，一些相邻图３ 不同外部 ＤＥＭ 参与获得的沉降量与实际沉降量的比较Ｆｉｇ．３ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ Ａｃｔｕａｌ Ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｖａｌｕｅ ａｎｄＳｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｖａｌｕｅ ｗｉｔｈ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ＤＥＭ Ｐａｒｔｉｃｉｐａｔｉｏｎ点出现了较大抬升或下降，得到的数据结果不可靠。为定量的分析监测精度，对４种 ＤＥＭ 参与得到的沉降监测结果进行统计，如表 ３ 所示。表３ 形变量的统计结果／ ｍｍＴａｂ．３ Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ Ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ Ｓｈａｐｅ Ｖａｒｉａｂｌｅｓ ／ ｍｍ参考 ＤＥＭ 类型 ＳＲＴＭ － １ ＳＲＴＭ － ３ ＧＴＯＰＯ３０ＡＳＴＥＲ ＧＤＥＭ均方差 ±１３．８ ±１４．９ ±１９．２ ±１７．０最小绝对值误差１ １ ２ ０最大绝对值误差３０ ３７ ４５ ３４平均绝对值误差１１．１ １２．０ １５．２ １３．８实测最大下沉点的值－１５０ －１５０ －１２０ －１４８ 由表 ３ 统计结果可知，不同分辨率 ＤＥＭ 对 Ｉｎ －ＳＡＲ变形监测精度的影响明显， ＳＲＴＭ － １的均方差最小，最大绝对值误差最小，而最小绝对值居中，说明 ＳＲＴＭ － １ 的误差波动幅度最小。因此， ＳＲＴＭ － １参与 ＩｎＳＡＲ 变 形 监 测 的 精 度 最 高。
其 原 因 是ＳＲＴＭ － １ 和 ＳＲＴＭ － ３ 利用了 ＩｎＳＡＲ 技术，通过雷达图像的干涉信息提取的高程，同时采集数据的两个天线都安装在航天飞机上，其图像配准和基线的精度大大提高，其垂直精度一般不超过±１６ｍ ，平原地区能够小于±１０ｍ ； ＧＴＯＰＯ３０数据是由多数据源生成的，各种数据源精度以及处理方法不同，每个区域的精度一般不超过±３０ｍ ，分辨率很低，描述地形的能力比较差； ＡＳＴＥＲ ＧＤＥＭ 是用光学影像立体像对来提取高程值，其本身就有系统性误差的存在，垂直精度一般在±２０ｍ 左右；虽然ＳＲＴＭ －３的空间分辨率低于 ＡＳＴＥＲ ＧＤＥＭ ，但应用效果与 ＡＳＴＥＲ ＧＤＥＭ 相比毫不逊色，其主要原因就是ＳＲＴＭ － ３利用ＩｎＳＡＲ 的处理手段弥补了 ＳＲＴＭ － ３在空间分辨率上的劣势。４ 结束语在本实验区，４种外部 ＤＥＭ 参与的监测结果的８ ０ １
第４３卷第６期卢 莹等：不同分辨率 ＤＥＭ 对ＩｎＳＡＲ变形监测精度的影响分析差异比较明显， ＳＲＴＭ － １保持较高的可靠性；ＧＴＯ －ＰＯ３０参与获得的沉降值中异常点比较多，监测结果与实测结果差异较大。因此最不可靠。统计结果进一步验证了利用外部 ＤＥＭ 来模拟地形相位，ＳＲＴＭ － １的应用最好， ＧＴＯＰＯ３０最差。
ＳＲＴＭ － １更适合作为二轨差分法的外部参考的 ＤＥＭ 。ＳＲＴＭ 和 ＡＳＴＥＲ ＧＤＥＭ 与 Ｒ － ２数据空间分辨率相差不大。因此，应用效果较好。但与 Ｔｅｒｒａ －ＳＡＲ等高分辨率数据相比，空间分辨率差一个量级，可能会对变形监测的精度造成影响。因此，不同分辨率 ＤＥＭ 与不同分辨率 ＳＡＲ 影像间的关系是值得研究的方向。参考文献［ １ ］ 刘振国．ＤＩｎＳＡＲ技术在矿区地表重复采动开采沉陷监测中的应用研究［ Ｄ ］ ．徐州：中国矿业大学， ２０１４［ ２ ］ 杨俊凯，范洪冬，赵伟颖，等．基于 Ｄ － ＩｎＳＡＲ技术和灰色 Ｖｅｒｈｕｌｓｔ 模型的矿区沉降监测与预计［ Ｊ ］ ． 金属矿山， ２０１５ （３ ）：
１４３ － １４７［ ３ ］ 于晶涛 ． 星载 ＳＡＲ 干涉技术的理论与方法研究［ Ｊ ］ ．测绘学报， ２００４ ，３３ （ ４ ）：
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７１ － ７４［ ９ ］ 陈俊勇．对ＳＲＴＭ － ３和 ＧＴＯＰＯ３０地形数据质量的评估［ Ｊ ］ ．武汉大学学报·信息科学版，２００５ ， ３０ （ １１ ）：９４１ － ９４４［ １０ ］郭亚东，史舟．先进星载热发射和反射辐射仪（ ＡＳ －ＴＥＲ ）的特点及应用［ Ｊ ］ ．遥感技术与应用， ２００３ ， １８（ ５ ）：３４６ － ３５２收稿日期：
２０１７ － １１ － ２８第一作者简介：卢莹，硕士生，主要研究方向为遥感图像处理及应用。Ｅ － ｍａｉｌ ：
５０５９１２３２６＠ｑｑ檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪．ｃｏｍ（上接第５４页）更高分辨率测绘卫星的立项发射，对几何定标场的精度要求也越来越高，从长远发展角度考虑，有必要加强对现有几何定标场的维护管理和优化升级，实现数字化摄影场地面控制点资料的定期更新和精度的有序提升，以保证几何定标场对现有及后续卫星在轨定标的保障作用。此外，在采用现有平差算法的前提下，天绘一号卫星仅有国内东北、华北两个几何定标场，无需全球建场亦能保证无地面控制条件下的定位精度，但如果采用其他算法，根据同类型卫星全球布场经验，在全球建立多个不同纬度地区的几何定标场，不仅可大幅提高卫星几何定标摄影的有效覆盖率，而且可增强摄影参数解算地区的代表性，有利于加强对全球不同地区在轨几何标定特征规律的分析研究，为天绘系列卫星摄影参数的全球适应性验证提供更多基础支撑。参考文献［ １ ］ 张 永 生，刘 军，巩 丹 超，等 ． 高 分 辨 率 遥 感 卫 星 应用———成像模型、处理算法及应用技术 ［ Ｍ ］ ．２ 版 ． 北京：科学出版社， ２０１４［ ２ ］ 闫利，胡修兵，陈长军，等 ． 中波红外几何标定场靶标定制问题研究［ Ｊ ］ ．测绘地理信息，２０１３ ， ３８ （ ４ ）：
３９ － ４１［ ３ ］ Ｂｒｅｔｏｎ Ｅ ， Ｂｏｕｉｌｌｏｎ Ａ ， Ｇａｃｈｅｔ Ｒ ， ｅｔ ａｌ．Ｐｒｅ－ ｆｌｉｇｈｔ ａｎｄＩｎ － ｆｌｉｇｈｔ Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＳＰＯＴ５ ＨＲＧ ａｎｄＨＲＧ Ｉｍａｇｅｓ ［ Ｃ ］ ．ＩＳＰＲＳ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ Ｉ ／ ＦＩＥ ＯＳ ２００２Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ， Ｄｅｎｖｅｒ ， ２００２［ ４ ］ Ｄｉａｌ Ｇ ， Ｇｒｏｄｅｃｈｉ Ｊ．ＩＫＯＮＯＳ Ｓｔｅｒｅｏ Ａｃｃｕｒａｃｙ ＷｉｔｈｏｕｔＧｒｏｕｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ ［ Ｃ ］ ．ＡＳＰＲＳ ２００３Ａｎｎｕａｌ ＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ， Ａｎｃｈｏｒａｇｅ ， ２００３［ ５ ］ Ｍｕｌａｗａ Ｄ．Ｏｎ － ｏｒｂｉｔ Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｏｒｂ －ｖｉｅｗ － ３Ｈｉｇｈ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ［ Ｃ ］ ．Ｉｎｔｅｒｎａ －ｔｉｏｎａｌ Ａｒｃｈｉｖｅｓ ｏｆ Ｐｈｏｔｏｇｒａｍｍｅｔｒｙ ａｎｄ Ｒｅｍｏｔｅ Ｓｅｎｓ －ｉｎｇ ， Ｉｓｔａｎｂｕｌ，２００４［ ６ ］ 李德仁，王密 ． “资源三号”卫星在轨几何定标及精度评估［ Ｊ ］ ． 航天返回与遥感，２０１２ ， ３３ （ ３ ）：
１ － ６［ ７ ］ 丁华祥，张勇，邹松柏 ． 资源 ０２Ｃ 卫星 Ｐ ／ ＭＳ 相机内方位几何标 定 方 法 研 究 ［ Ｊ ］ ． 测 绘 地 理 信 息，２０１４ ， ３９（ １ ）：７８ － ８２［ ８ ］ 王任享，王建荣，胡莘．天绘一号０３星定位精度初步评估［ Ｊ ］ ．测绘学报，２０１６ ， ４５ （ １０ ）：
１ １３５ － １ １３９［ ９ ］ 王任享，王建荣，胡莘 ．ＬＭＣＣＤ 相机影像摄影测量首次实践［ Ｊ ］ ．测绘学报，２０１４ ， ４３ （ ３ ）：
２２１ － ２２５［ １０ ］王任享．三线阵 ＣＣＤ 影像卫星摄影测量原理 ［ Ｍ ］ ．２版． 北京：测绘出版社， ２０１６收稿日期：
２０１７ － ０４ － ２５第一作者简介：辛国栋，工程师，主要从事航天测绘信息处理研究。Ｅ － ｍａｉｌ ：
ｈｌｙｌｊ８７＠１２６．ｃｏｍ通讯作者：黄令勇，工程师，主要从事测量数据处理与航天测绘研究。Ｅ － ｍａｉｌ ：
５９５９２６５３０＠ｑｑ．ｃｏｍ９ ０ １
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篇五：insar监测精度
AS-InSAR技术原理及其在地壳形变监测中的应用 ＊胡乐银1, 2 张景发2 商晓青2(1.山东科技大学 青岛 266510;2.中国地震局地壳应力研究所 北京 100085)摘要 小基线集技术 (SBAS-InSAR)是近年提出来的一种新的 InSAR时间序列分析方法, 它克服了传统 D-InSAR中存在的时间 、 空间失相关和大气效应的限制性因素。相较于 PS-InSAR方法, 它获取到的形变序列在空间上更为连续, 从而可以应用于监测地壳长时间缓慢形变 。本文首先回顾了 InSAR技术的发展历程 , 然后总结了传统 InSAR技术遇到的一些限制性因素, 在此基础上详细说明了SBAS-InSAR技术的数学原理模型及其在国外的应用 , 并结合国外的 SBAS技术研究现状讨论了其发展前景。＊国家自然科学基金 (40774023)、 国家 863计划 (2006AA12Z150)、 国家科技支撑计划 (2006BAC01B03 -01 -03)资助项目。一 、 引 言近年来, 合成孔径雷达干涉测量 (InSAR)技术应用于矿山开采 、 地震 、 火山运动 、 地下水开采等引起的地表形变研究越来越广泛。InSAR技术具有探测精度高 (亚厘米级 )、 低成本 、 面观测、 周期性等特点。差分干涉测量技术 (D-InSAR), 应用三幅 SAR复图像(3 -Pass)或者是两幅 SAR复图像加上一幅 DEM图像 (2 -Pass)进行地表形变观测等微小形变观测, 其观测精度可达到毫米级 (舒宁 , 2003)。但是 InSAR技术对大气误差、 卫星轨道误差、 地表状况以及时态不相关等因素非常敏感, 很容易受到时间 、 空间失相干的影响,对 SAR图像和 DEM精度的要求很高, 同时大气效应会影响 D-InSAR的测量精度, 而且很难消除。小基线集 (SBAS-InSAR)技术是 2001年由 Berardino和 Lanari等人针对传统 D-InSAR中存在的一些问题而提出的一种经典形变时间序列分析方法, 克服了传统 D-InSAR技术中的限制性因素, 包括时间、 空间基线去相干以及大气效应的影响, 从而可以应用于监测地壳长时间缓慢形变 (王超等, 2002)。本文介绍了 SBAS-InSAR技术原理, 讨论了 SBAS-InSAR技术在监测长时间地表形变中的应用, 并对其今后的应用前景进行了展望。二 、 小基线集 (SBAS-InSAR)技术简介小基线集技术 (SBAS-InSAR)是由 Berardino和 Lanari等人于 2001年提出的, 用来获取工作区地表形变的时间序列图, 这种方法利用小基线距避免空间失相关, 同时减小地形对差分的影响, 相较于 PS方法 , 得到的形变图在空间上更为连续 (Berardinoetal.,82 地壳构造与地壳应力文集 (22) 2010年
2002)。近年来逐渐发展完善 , 采用 “奇异值分解” (SVD)的方法将一组组小基线数据集连接起来 , 解决时间上采样过于稀疏的问题 (Berardinoetal., 2002);又结合稳定散射体的干涉相位信息, 得到更高的空间分辨率 (Lanarietal., 2004)。小基线集技术扩展了 Ferreiti(2001)介绍的永久散射体 (PS-InSAR)技术 , 即将若干个小基线数据子集经过简单和有效的合并得到所有可用的小基线干涉图 。这种合并是基于最小形变速率标准 , 运用奇异值分解 (SVD)方法很容易获得这种最小形变速率。该技术满足两个重要要求 :①通过使用所有包括在不同小基线子集的数据增加了时间采样率;②保持了系统提供空间上密集形变图的能力。后者是传统差分干涉测量的一个关键点。显然 , 第二个要求与使用小基线干涉图以抑制基线去相关现象有关。我们还注意到 , 这种方法是容易实现的 , 它是依赖于使用解缠的 D-InSAR干涉图 , 将解缠操作的执行由两步处理过程扩展为稀疏格网方法 , 即可将其作为一个后处理步骤 , 应用于一系列利用现有的干涉数据处理工具生成的差分干涉图。而且 , 尽管去除地形相位贡献时可能的误差带来的影响有限 , 但在小基线集处理算法中仍考虑了地形误差以增强算法的健壮性 。加之 , 随着PS-InSAR技术的发展在计算 (目标的 )空间和时间形变序列时会执行一个大气相位初滤波的操作 (Hooper, 2007), 在小基线集技术中, 滤波操作同样有效地减少了图像像元中较高的空间密度 。三、 小基线集 (SBAS-InSAR)技术理论模型首先假设有 N +1幅同一地区的 SAR图像 , 获取时间依次为, t0 , t 1 , …, t N , 同时假设每一幅图像至少可以与另一幅图像构成干涉, 这意味着每一短基线子集至少由 2幅图像组成 。基于以上假设, 则生成的干涉图数量为 M个, 于是可以推出 M满足下列不等式 (假设 N为奇数 ):N+12≤ M≤ MN+12(1) 假设第 j幅干涉图是由 tA 和 t A 时刻获得的两幅 SAR图像产生的, 并已去除了地形相位部分, 假设 tB >t A , 在方位 -距离像素坐标系 (x, r)中, 则 j在 (x, r)处的干涉相位可以表示为 :δΥ j (x, r)=φ(tB , x, r)-φ(t A , x, r)≈4πλd(tB , x, r)-d(t A , x, r)(2)式中, λ为雷达波长 ;d(tB , x, r)和 d(t A , x, r)分别为 t B 和 t A 时刻相对于参考时刻 t 0 的视线向 (LOS)累积形变量 , 因而有 d(t0 , x, r)≡0 ;自然的, 我们可以用 d(t i , x, r)i=1, …,N, 来表示我们所要得到的形变时间序列 , 并设对应的相位为 φ(ti , x, r), 则有:φ(ti , x, r)≈4πλ d(ti , x, r) (3) 在这里公式 (2)中没有考虑去相关现象, 也没有考虑两幅图像获取时由于各层大气折射率变化引起的相位变化和由于没有精确地去除地形相位部分而可能包含的原始相位,83 胡乐银等:SBAS-InSAR技术原理及其在地壳形变监测中的应用
这是为了基本原理的讨论方便, 而假定了简单的模型来做当前分析 , 这些包含误差相位贡献的部分会在后面讨论。而且我们假定所有相位信号都是解缠以后的, 并且以一个形变量已知的做过校正的像元作为参考。将我们所分析那一像元点的形变量所对应的 N个未知相位值用向量表示为:φT= φ(t1 ), …, φ(t N )(4) 将从差分干涉图上计算的 M个值表示为向量:δφT= δφ 1 , …, δφM (5) 公式 (4)可以用下面两向量来定义 (IS和 IE分别对应生成干涉图的像对中从图像和主图像的获取时间序列 ):IS=IS1 , …, IS M IE=IE 1 , …, IE M(6) 我们还假设主图像和从图像总按时间顺序排列 , 即 IE j >ISj , j =1, …, M。换言之,有如下等式 :δφ j =φtIEj-φtISj j =1, …, M (7) 表达式 (6)从而定义了含 N个未知数的 M个等式所组成的方程组 , 用矩阵形式表示如下:Aφ=δφ (8) A是一个 M×N矩阵 , j =1, …, M时:若 ISj ≠0, 则 Aj, ISj=-1 , Aj, IE j =+1;否则为 0。例如 , 如果 δφ1 =φ 4 -φ 2 , δφ 2 =φ 3 -φ 0 , 则矩阵 A的前几项形式如下 :A=0 -1 0 +1 …0 0 +1 0 …… … … … …… … … … …(9) 式 (9)表明了 A是一个近似关联矩阵 (incidence-likematrix), 它直接取决于从可用数据中生成的一系列干涉图。由于该特点, 如果所有数据都属于一个单一的小基线子集 , 那么有 M≥N, 并且 A是一个 N阶矩阵 。因此, 当 M =N时, 方程组 (8)是一个定解方程 , 当 M >N时, 方程组 (7)是一个超定解方程。通常 , 它的解是可以求得的, 在最小二乘 (LeastSquare)约束下用矩阵形式可以表示如下 (Usaietal., 2003):φ=A# δφ 此处 A #=(AT A) -1AT(10) 由于整个可用的数据集通常是分散在几个不同的子集中 , 显然此时的 AT A是一个降秩矩阵 (即奇异矩阵)。例如 , 若假设有 L个不同的小基线子集, 则 A的秩为 N-L+1, 此时方程组有无穷多解 。1.奇异值分解 (SVD)SBAS-InSAR方法的核心算法是利用矩阵的奇异值分解 (SVD)方法求出最小范数意义上的最小二乘解。该方法允许我们求得矩阵 A的广义逆 (thepseudoinverse)从而给出方程组 (8)的最小二乘解 。特别地 , 通过 SVD分解, 我们可以将分解如下:84 地壳构造与地壳应力文集 (22)
A=USVT(11) 此处, U是一个 M×M的正交矩阵 , 其前 N行是 AAT 的特征向量 , 称为 A的左奇异向量;V是一个 N×M的酋矩阵, 它的所有行是 AT A的特征向量, 称为 A的右奇异向量;A是一个 M×M矩阵, 它的元素 (奇异值 σ i )是 M×M的矩阵 AAT 的对应特征值的平方根 。通常 , M >N, 有 M-N个特征值为 0;而且由于矩阵 A的秩亏特性, 有 L-1个附加的 0特征值 , 即有:S=diag(σ 1 , ……, σ N-L+1 , 0, ……, 0) (12) 在最小二乘约束下求 φ值, 可以表示如下:φ
=A+δφ 此处 A+=VS+UT(13) 式中 S+=diag(1/σ 1 , ……, 1/σ N-L+1 , 0, ……, 0)[ 9], 从而有 :φ
= ∑N-L+1i=1δφT uiσ iνi (14) 此处, ui 和 ν i 分别为 U和 V的行向量 。2.速度场和高程误差 SVD求解将相位转化到平均相位速度:νT= ν1φ 1t1 -t 0, …, νN = φN -φ N-1tN -t N-1; (15) 从而得到一个新的矩阵方程:D ν =δφ;D也是一个 M×N矩阵。对第 j行 , 位于主辅图像获取时间之间的列, D(j, k)=tk+1 -t k , 其他的 D(j, k)=0;在这种情况下 , 将 SVD分解应用于矩阵 D, 就可以得到速度矢量 ν的最小范数解 。另外, 从差分相位的组成出发 , 我们知道除了形变相位贡献外, 还有高程误差 Δq的相位贡献 。因此建立方程组 :D ν +C· Δq=δφ (16) 其中 C[ M×1] 是与基线距相关的系数矩阵, 由此可以得到 DEM误差 。另外, 在线性模型的基础上, 继续通过对残余相位在空间和时间上的适当滤波就能分离出大气相位和非线性形变相位。综上 , 可以概括 SBAS-InSAR方法的主要流程如图 1。图 1 SBAS-InSAR方法流程图85 胡乐银等:SBAS-InSAR技术原理及其在地壳形变监测中的应用
四 、 小基线集技术在地表形变监测中的应用与 PS方法相比 , 小基线集 (SBAS-InSAR)方法限制了长基线导致的几何去相干,而且使更多的 SAR图像参与到形变计算, 增加了时间上的采样 。因此 , 它比前两种方法更先进 。
Casu等利用小基线集 (SBAS-InSAR)方法测量意大利 Naples湾和美国 LosAn-geles的地表形变并与水准测量及 GPS数据进行比较 (图 2), 证明 SBAS-InSAR方法的性能非常优越 , 测得形变速度的标准方差大约是 1mm/年 (Casuetal., 2005)。同时, 他认为参考像元的选择对标准偏差的计算值有 0.05mm/km的影响 (Casuetal., 2006)。Lauknes等在对挪威首都 OSLO的地表形变监测中, 比较了 SBAS-InSAR和 PS-InSAR两种不同的干涉方法, 认为二者得到的相干性分布和形变模式是一致的 (Lauknesetal., 2005)。
Berardino等人利用 SBAS方法研究了意大利南部的 CampiFlegrei火山口和 Na-ples市区在空间低分辨率下 (约 100m×100m)的时间序列形变 (Beradinoetal., 2002)。他们利用 1992 ～ 2000年之间的 44幅 ERS数据组成了 3个小基线子集 、 70幅差分干涉图,集内垂直基线距小于 130m。研究结果表明, 在火山口区域 , 一直存在缓慢的形变, 累积形变达到 20cm。到 2000年 , 又开始呈隆起趋势 。这样的结果与测量部门的实测数据很好的吻合 。在城区 , 则存在缓慢的沉降, 累积达 6cm。其后, 他们进一步讨论了在 SAR图像原始分辨率下的小基线集方法。利用两组数据集, 一组是做了多视处理后的低分辨率数据集 , 另一组是没有做多视处理的原始数据集 。先利用一般的 SBAS方法, 在低分辨率数据上估计大范围的形变 、 DEM误差和大气影响;然后在高分辨率数据上估计局部高相干点(建筑物、 岩石 、 桥梁等 )的非线性形变 。在此基础上 , 利用 55幅 ERS图像重新对 Naples地区的沉降进行了研究, 重点研究建筑物的局部形变信息。研究结果与水准测量一致。随着 ENVISAT的升空 。他们还在同一地区探讨了利用 SBAS-InSAR方法将 ERS和 ENVISAT数据结合起来求解形变的方法 , 结果表明 , CampiFlegrei火山口区域在 2000～ 2001年有轻微隆起, 自 2002年开始, 形变开始趋于稳定 。实验结果与水准测量结果相符。此外, Mora等人结合了 PS-InSAR和 SBAS-InSAR方法的特点, 在少量的 SAR图像的基础上, 进一步提出了进行形变分析的方法 , 并在实验中取得了很好的结果 (Moraetal., 2003)。五 、 总结与展望本文介绍了运用 D-InSAR技术研究地表形变的一项新技术 -小基线集 (SBAS-InSAR)技术。该方法将获取到的大量数据分布到不同的小基线数据集中, 然后根据小基线集的原则将标准处理程序获取的 D-InSAR干涉图通过简单的联接从而计算出一个形变时间序列。该技术的一些关键点就是需要大量 SAR数据以增加监测的时间采样率, 覆盖研究区的高空间重叠度, 还与所使用的小基线干涉图有关。该技术适用于逐像元对表现出高相干性的区域 , 并且对于生成干涉图时可能引入的 DEM误差具有健壮性 。同时该技术对获取数据的空间和时间信息都可以利用 , 所以在对获取干涉图的相位和幅度进行分析的基础上可以通过采取一定的时间空间滤波操作将大气贡献相位去除 。从前面的分析我们可86 地壳构造与地壳应力文集 (22)
图 2 LosAngeles(加利福尼亚)城市地区 SBAS-InSAR测量结果 (Casuetal., 2005)(a)LOS向 (视线向)平均形变速率, 同时叠加了 GPS观测站的位置 (用黑色和白色方块表示),其中白色方块表示的是被选作参考点的基站, 相应的观测值在右面分别作图显示。
(b～ g)分别显示了 (a)图中白色方块表示的 6个参考基站 (CIT1、 CVHS、 WHC1、 LBC2、 SACY和 FVPK)...
篇六：insar监测精度
书 书第 ３０卷 第 ３期２ ０ １ ０ 年 ６ 月大 地 测 量 与 地 球 动 力 学ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＧＥＯＤＥＳＹ ＡＮＤ ＧＥＯＤＹＮＡＭＩＣＳＶｏｌ． ３０ Ｎｏ． ３ Ｊｕｎｅ， ２０１０ 文 章 编 号 ：１６７１５９４２（ ２０１０）
０３００５９０４利 用 ＧＰＳ 与 ＩｎＳＡＲ 融 合 提 高 形 变 监 测 精 度 方 法 研 究谌 华１） 甘 卫 军２）１）
中 国 科 学 院 空 间 科 学 与 应 用 研 究 中 心 ， 国 家 八 六 三 计 划 微 波 遥 感 技 术 实 验 室 ， 北 京 １００１９０２）
中 国 地 震 局 地 质 研 究 所 ， 地 震 动 力 学 国 家 重 点 实 验 室 ， 北 京() １０００２９摘 要 提 出 一 种 ＧＰＳ ＋ ＩｎＳＡＲ ＋ ＣＲ（ 角 反 射 器 ）
的 融 合 方 法 ， 经 过 论 证 和 前 期 的 一 些 实 证 工 作 ， 认 为 该 方 法 是 可行 的 ， 能 对 多 种 误 差 因 素 进 行 削 弱 和 较 大 程 度 上 提 高 形 变 监 测 精 度 。关 键 词 角 反 射 器 ； ＧＰＳ； ＩｎＳＡＲ； 形 变 监 测 ； 误 差中 图 分 类 号 ：
Ｐ３１５． ３＋３ 文 献 标 识 码 ：
ＡＳＴＵＤＹ ＯＮ ＩＭＰＲＯＶＩＮＧ ＤＥＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ＭＯＮＩＴＯＲＩＮＧ ＡＣＣＵＲＡＣＹＢＹ ＵＳＩＮＧ ＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ ＧＰＳ ＡＮＤ ＩｎＳＡＲＣｈｅｎ Ｈｕａ１）ａｎｄ Ｇａｎ Ｗｅｉｊｕｎ２）１）
Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｒｅｍｏｔｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｌａｂ． ， Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｓｐａｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ， ＣＡＳ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８０２）
Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ Ｄｙｎａｍｉｃｓ， Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｇｅｏｌｏｇｙ， ＣＥＡ， Ｂｅｉｊｉｎｇ() １０００２９Ａｂｓｔｒａｃｔ ｔｅｇｒａｔｉｎｇ ＧＰＳ， ＩｎＳＡＲ ａｎｄ Ｃｏｒｎｅｒ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒｓ（ ＣＲ）
ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ． Ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｏｍｅ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ ｅｍｐｉｒｉｃａｌ ｗｏｒｋ， ｉｔ ｉｓ ｐｒｏｖｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｆｅａｓｉｂｌｅ， ａｎｄ ｃａｎ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｅｒｒｏｒ ｆａｃｔｏｒｓ， ｇｒｅａｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：
ＣＲ（ Ｃｏｒｎｅｒ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）
； ＧＰＳ； ＩｎＳＡＲ； ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ； ｅｒｒｏｒＯｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ＧＰＳ ａｎｄ ＩｎＳＡＲ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ， ａ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｉｎ１ 引言近 十 几 年 来 ， ＩｎＳＡＲ 技 术 在 地 表 形 变 监 测 领 域得 到 广 泛 应 用 。
但 由 于 目 前 ＩｎＳＡＲ 技 术 主 要 采 用重 复 轨 道 观 测 ， 众 多 误 差 源 的 存 在 影 响 了 其 观 测 精度 ， 这 些 误 差 源 包 括 仪 器 噪 声 、 卫 星 轨 道 误 差 、 大 气干 扰 、 时 间 去 相 干 、 空 间 去 相 干 、 外 部 ＤＥＭ 估 计 误差 、 残 差 地 形 相 位 以 及 处 理 过 程 中 的 误 差 等ＧＰＳ 作 为 一 项 发 展 成 熟 的 大 地 测 量 技 术 ， 不 仅 能 获取 高 精 度 的 大 地 测 量 控 制 点 ， 而 且 能 够 反 演 大 气 水［ １］。
而汽 含 量不 足 ， 从 而 提 高 ＩｎＳＡＲ 的 形 变 观 测 精 度 ， 是 近 年 来很 多 学 者 关 注 的 问 题文 献 ［ ３， ４， ８］ 利 用 ＧＰＳ 定 位 精 度 高 的 优 势 ， 尝试 利 用 ＧＰＳ 数 据 削 弱 大 气 延 迟 的 影 响 和 卫 星 轨 道误 差 ， 进 而 提 高 ＩｎＳＡＲ 的 观 测 精 度 。
大 气 延 迟 误 差是 干 涉 测 量 误 差 的 一 个 重 要 方 面 ， 其 中 ， 对 流 层 延 迟［ ２］。
如 何 利 用 ＧＰＳ 的 优 势 来 弥 补 ＩｎＳＡＲ 的［ ３ －７］。湿 分 量 的 贡 献 值 最 大 ， 与 大 气 对 流 层 水 汽 含 量 密 切相 关 ， 而 大 气 对 流 层 水 汽 含 量 又 是 随 时 变 化 的 ， 这 就使 得 大 气 延 迟 误 差 成 为 一 个 随 时 间 变 化 的 量 而 不 能 收 稿 日 期 ：２００９１２２３基 金 项 目 ：
中 国 地 震 局 地 震 行 业 科 研 专 项 （ ２００７０８１３）作 者 简 介 ：
谌 华 ， 男 ， １９７９ 年 生 ， 硕 士 ， 助 理 研 究 员 ， 主 要 从 事 微 波 遥 感 技 术 应 用 研 究 ． Ｅ － ｍａｉｌ：
ｅ＿ｈｓｈｅｎ＠ ｙａｈｏｏ． ｃｏｍ． ｃｎ
大 地 测 量 与 地 球 动 力 学３０ 卷精 确 确 定［ ９］。
针 对 不 同 的 大 气 水 汽 情 况 ， 可 以 采 取［ １０］。相 位 解 缠 一 直 是 ＩｎＳＡＲ 处 理 的 关 键 步 骤 和 难点 ， 各 种 噪 声 和 延 迟 的 引 入 又 增 加 了 相 位 解 缠 的 难度 ， 影 响 了 解 缠 相 位 的 质 量 。
２０００ 年 ， Ｓｖｅｒｒｉｒ Ｇｕｅｍｕｎｄｓｓｏｎ［ １１］利 用 ＧＰＳ 数 据 作 为 参 考 ， 应 用 马 可 夫 随机 模 型 和 模 拟 退 火 法 对 干 涉 图 像 进 行 相 位 解 缠 ， 得一 定 方 法 加 以 削 弱到 了 高 空 间 分 辨 率 的 三 维 地 壳 变 形 场 。通 过 对 ＩｎＳＡＲ 与 ＧＰＳ 融 合 研 究 成 果 的 分 析 ， 可以 发 现 研 究 偏 重 于 利 用 ＧＰＳ 数 据 建 立 某 一 项 模 型借 以 改 正 ＩｎＳＡＲ 观 测 精 度处 理 中 的 综 合 误 差 因 素 ， 因 此 建 立 一 套 完 整 的 ＧＰＳ与 ＩｎＳＡＲ 融 合 的 理 论 和 方 法 十 分 必 要 。２ ＧＰＳ 与 ＩｎＳＡＲ 融合方法影 响 ＩｎＳＡＲ 形 变 监 测 精 度 误 差 源 有 很 多 ， 在 这些 误 差 源 中 ， 对 于 空 间 去 相 干 和 时 间 去 相 干 ， 可 以 利用 在 监 测 区 架 设 角 反 射 器 ， 并 用 ＧＰＳ 对 角 反 射 器 点进 行 联 测 来 削 弱 其 影 响 ； 与 此 同 时 ， 把 角 反 射 器 作 为［ １２ －１７］， 没 有 考 虑ＩｎＳＡＲ地 面 控 制 点 ， 还 可 以 对 卫 星 的 干 涉 基 线 进 行 重 新 估算 ， 从 而 提 高 观 测 精 度 ； 在 将 角 反 射 器 点 固 化 为 地 面控 制 点 后 ， 还 可 以 将 ＧＰＳ 接 收 机 置 于 这 些 控 制 点上 ， 利 用 ＧＰＳ 观 测 大 气 水 汽 含 量 来 去 除 大 气 水 汽 的影 响 ； 对 于 相 位 解 缠 步 骤 中 产 生 的 误 差 ， 可 以 将ＧＰＳ 测 得 角 反 射 器 点 上 的 高 程 值 转 换 成 相 位 值 ， 转换 公 式 为 ＝ －４πＢｈｃｏｓθ ＋ Ｂｖｓｉｎθλｒ１ｓｉｎθ式 中 ， Ｂｈ表 示 水 平 基 线 ， Ｂｖ表 示 垂 直 基 线 ， θ 为 视角 ， ｒ１为 主 图 像 的 斜 距 ， λ 为 波 长 ， ｈ 为 ＧＰＳ 高 程 ， 为 ＧＰＳ 高 程 计 算 的 相 位 值 。
在 干 涉 图 中 确 定 了ＧＰＳ 点 对 应 的 像 素 后 ， 依 据 式 （ １）
便 可 以 将 ＧＰＳ 高程 转 化 为 相 位 值 。
在 设 置 枝 切 线 和 选 择 积 分 路 径［ １８］：ｈ（ １）时 ， 以 这 些 相 位 值 作 为 约 束 ， 从 而 提 高 解 缠 精 度 。通 过 分 析 可 得 到 如 下 的 融 合 方 法 ， 即 ， 利 用 人 工ＧＰＳ 与“ ＧＰＳ ＋ ＩｎＳＡＲ ＋ ＣＲ” 的 融 合 模 式 。
这 样 做 的 合 理 性在 于 ：
在 将 角 反 射 器 固 化 为 地 面 控 制 点 后 ， 不 仅 能 够在 ＳＡＲ 图 像 中 准 确 地 识 别 这 些 角 反 射 器 ， 还 能 够 用ＧＰＳ 控 制 这 些 角 反 射 器 点 的 三 维 坐 标 及 这 些 点 位 上大 气 水 汽 含 量 的 参 数 。角 反 射 器 作 为ＩｎＳＡＲ 融 合 的 纽 带 ， 建 立我 们 设 计 的 联 合 观 测 方 案 为 ：
在 选 定 的 重 点 监测 的 形 变 区 域 布 设 一 定 数 量 的 角 反 射 器 ， 并 固 化 为［ １９］； 利 用 ＧＰＳ 获 取 监 测 区 域 形 变 前 后 控制 点 的 三 维 坐 标 ， 同 时 利 用（ ＳＡＲ 成 像 ）
期 间 近 地 表 大 气 的 水 汽 参 数 并 反 演 水地 面 控 制 点ＧＰＳ 获 取 卫 星 过 境汽 含 量 ； 最 后 ， 得 到 该 形 变 区 域 的 ＳＡＲ 图 像 ， 进 行 后期 处 理 ， 其 主 要 处 理 流 程 如 下 （ 图 １）
：图 １ ＧＰＳ、 ＩｎＳＡＲ 和 ＣＲ 融 合 处 理 流 程Ｆｉｇ． １ Ｆｌｏｗｃｈａｒｔ ｏｆ ＧＰＳ， ＩｎＳＡＲ ａｎｄ ＣＲ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ３ 试验结果首 先 ， 在 试 验 区 （ 图 ２）
布 设 ＳＡＲ 图 像 能 很 容 易识 别 的 角 反 射 器 ， 将 其 固 化 为 地 面 控 制 点 ， 利 用 ＧＰＳ测 得 角 反 射 器 点 位 上 的 三 维 坐 标 值 ， 通 过 ＳＡＲ 图 像中 识 别 的 角 反 射 器 点 （ 图 ３）
进 行 ＳＡＲ 图 像 配 准 分析 ； 获 取 角 反 射 器 点 位 上 的 大 气 水 汽 含 量 参 数 ， 计 算大 气 水 汽 在 水 平 向 和 垂 直 方 向 的 影 响 量 （ 图 ４ 和 图５）
， 对 大 气 水 汽 的 影 响 进 行 去 除 处 理果 表 明 我 们 提 出 的 大 气 水 汽 去 除 方 法 是 可 行 的 ， 当大 气 水 汽 相 对 湿 度 变 化 ２１． ６％ 时 ， 差 分 干 涉 处 理 中大 气 水 汽 产 生 的 “ 伪 形 变 ” ——— 大 气 水 汽 影 响 的 绝对 量 值 ， 在 水 平 方 向 为 １２． ２ ｃｍ， 在 高 程 方 向 为 ５． ２９ｃｍ。４ 结束语［ ２０， ２１］。
研 究 结受 研 究 时 间 的 限 制 ， 我 们 尚 未 能 够 对 提 出 的 算法 流 程 进 行 全 部 的 实 证 工 作 ， 从 而 得 到 最 终 的 形 变监 测 结 果 ， 及 对 这 个 结 果 的 精 度 进 行 评 定 。
但 是 ， 根据 目 前 的 研 究 和 部 分 实 证 工 作 ， 我 们 认 为 该 融 合 方法 是 可 行 的 ， 并 且 是 优 越 的 ， 因 为 它 能 够 同 时 削 弱 几种 误 差 因 素 的 影 响 ， 这 将 大 大 提 高 形 变 监 测 的 精 度 。０６
第 ３ 期谌 华 等 ：
利 用 ＧＰＳ 与 ＩｎＳＡＲ 融 合 提 高 形 变 监 测 精 度 方 法 研 究图 ２ 角 反 射 器 分 布 图Ｆｉｇ． ２ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏｒｎｅｒ ｒｅｆｌｅｃｔｏｒｓ图 ３ 在 获 取 的 ＳＡＲ 图 像 中 识 别 角 反 射 器Ｆｉｇ． ３ Ｃｏｒｎｅｒ ｒｅｆｌｅｃｔｏｒｓ ｉｎ ＳＡＲ ｉｍａｇｅｓ图 ４ 大 气 水 汽 引 起 的 垂 直 向 形 变Ｖｅｒｔｉｃａｌ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ｗａｔｅｒｖａｐｏｒＦｉｇ． ４ 图 ５ 大 气 水 汽 引 起 的 水 平 向 形 变Ｆｉｇ． ５ Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ｗａｔｅｒｖａｐｏｒ参考文献１ Ｒｏｔｔ Ｈ． Ｇｌａｃｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｔｕｄｉｅｓ ｉｎ ｔｈｅ Ａｌｐｓ ａｎｄ ｉｎ Ａｎｔａｒｃｔｉｃａｕｓｉｎｇ ＥＲＳ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ ＳＡＲ［ Ｒ］ ． ＦＲＩＮＧＥ １９９６．２ ｅｒｒｏｒ ａｎａｌｙｓｉｓ［ Ｍ］ ． Ｋｌｕｗｅｒ Ａｃａｄｅｍｉｃ， Ｄｏｒｄｒｅｃｈｔ； Ｂｏｓｔｏｎ，２００１．３ Ｂｏｃｋ Ｙ ａｎｄ Ｗｉｌｌｉａｍｓ Ｓ． Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ ｉｎＨａｎｓｓｅｎ ＲＦ． Ｒａｄａｒ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ：
ｄａｔａ ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ ａｎｄＳｏｕｔｈｅｒｎ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ［ Ｊ］ ． ＥＯＳ Ｔｒａｎｓ． ， ＡＧＵ， １９９７， ７８（ ２９）
：
２９３．４ Ｇｅ Ｌ， Ｈａｎ Ｓ ａｎｄ Ｒｉｚｏｓ Ｃ． Ｔｈｅ ｄｏｕｂｌｅ ｉｎ ｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ ａｎｄｄｏｕｂｌｅ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ（ ＤＩＤＰ）
ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ ＩＮＳＡＲ ａｎｄ ＧＰＳ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ［ Ｒ］ ． ＩＡＰＲＳ， ２０００， ＸＸＸＩＩＩ， Ａｍｓｔｅｒｄａｍ．５ 陈 基 炜 ． ＩｎＳＡＲＧＰＳＧＩＳ 数 据 整 合 在 地 面 沉 降 研 究 中 的应 用 ［ Ｊ］ ． 大 地 测 量 与 地 球 动 力 学 ， ２００４， （ ３）
：
８７ － ９１．（ Ｃｈｅｎ Ｊｉｗｅｉ． ＩｎＳＡＲＧＰＳＧＩＳ ｄａｔａ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａ１６
大 地 测 量 与 地 球 动 力 学３０ 卷ｔｉｏｎ ｔｏ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｌａｎｄ ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ［ Ｊ］ ． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇｅｏｄｅｓｙａｎｄ Ｇｅｏｄｙｎａｍｉｃｓ， ２００４， （ ３）
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８７ －９１）６ 乔 书 波 ， 等 ． ＧＰＳ／ ＶＬＢＩ／ ＳＬＲ／ ＩｎＳＡＲ 在 地 球 动 力 学 研 究 中的 应 用 ［ Ｊ］ ． 大 地 测 量 与 地 球 动 力 学 ， ２００４， （ ３）
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９２ － ９７．（ Ｑｉａｏ Ｓｈｕｂｏ， ｅｔ ａｌ． Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＧＰＳ／ ＶＬＢＩ／ ＳＬＲ／ ＩｎＳＡＲｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｔｏ ｇｅｏｄｙｎａｍｉｃｓ［ Ｊ］ ． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇｅｏｄｅｓｙ ａｎｄ Ｇｅｏｄｙｎａｍｉｃｓ， ２００４， （ ３）
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９２ －９７）７ 薛 怀 平 ， 等 ． 三 峡 库 区 秭 归 ＧＰＳＣＲ 滑 坡 监 测 网 的 建 立［ Ｊ］ ． 大 地 测 量 与 地 球 动 力 学 ， ２００６， （ 增 刊 ）
：
１７８ － １８０，１８４． （ Ｘｕｅ Ｈｕａｉｐｉｎｇ， ｅｔ ａｌ． Ｓｅｔｕｐ ｏｆ Ｚｉｇｕｉ ＧＰＳＣＲ ｌａｎｄｓｌｉｄｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｎｅｔ ｉｎ Ｔｈｒｅｅ Ｇｏｒｇｅｓ ｒｅｓｅｒｖｉｏｒ ａｒｅａ［ Ｊ］ ． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＧｅｏｄｅｓｙ ａｎｄ Ｇｅｏｄｙｎａｍｉｃｓ， ２００６， （ Ｓｕｐｐ． ）
：
１７８ －１８０， １８４）８ Ｇｅ Ｌ． Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｅｓｔｉｎｇ ｏｆ ａｕｇｍｅｎｔａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙｏｐｅｒａｔｉｎｇ ＧＰＳ ｎｅｔｗｏｒｋｓ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅｉｒ ｓｐａｔｉａｌ ａｎｄｔｅｍｐｏｒａｌ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ［ Ｄ］ ． ＵＮＳＷ， Ａｕｓｔｒａｉｌａ， ２００１．９ Ｚｅｂｋｅｒ Ｈ Ａ ａｎｄ Ｒｏｓｅｎ Ｐ Ａ． Ｈｅｎｓｌｅｙ Ｓ１ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ｅｆｆｅｃｔｓｉｎ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ａｐｅｒｔｕｒｅ ｒａｄａｒ ｓｕｒｆａｃｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｏｐｏｇｒａｐｈｉｃ ｍａｐｓ［ Ｊ］ ． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ， １９９７， １０２ （ Ｂ４）
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７５ ４７０ －７５ ６３１．１０ Ｌｉ Ｚ， ｅｔ ａｌ． Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｏｆ ＭＥＲＩＳ ｎｅａｒｉｎｆｒａｒｅｄ ｗａｔｅｒ ｖａｐｏｕｒ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｔｏ ｃｏｒｒｅｃｔ ＡＳＡＲ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ［ Ｊ］ ． Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎｇ， ｕｎｄｅｒ ｒｅｖｉｅｗ， ２００６， ２７（ ２）
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３４９ －３６５．１１ ｍａｐｐｅｄ ｂｙ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ＧＰＳ ａｎｄ ＩｎＳＡＲ［ Ｄ］ ． Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｉｎ Ｄｅｎｍａｒｋ， Ｉｃｅｌａｎｄ， ２０００．１２ Ｌｉ Ｚ， Ｍｕｌｌｅｒ Ｊ Ｐ ａｎｄ Ｃｒｏｓｓ Ｐ． Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｂｌｅｗａｔｅｒ ｖａｐｏｒ ｄｅｒｉｖｅｄ ｆｒｏｍ ｒａｄｉｏｓｏｎｄｅ， ＧＰＳ， ａｎｄ ｍｏｄｅｒａｔｅｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｉｍａｇｉｎｇ ｓｐｅｃｔｒｏｒａｄｉｏｍｅｔｅｒ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ［ Ｊ］ ．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ， ２００３， １０８ （ Ｄ２０）
， ４６５１，ｄｏｉ：
１０． １０２９／２００３ＪＤ００３３７２．１３ Ｌｉ Ｚ， ｅｔ ａｌ． Ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ ＭＥＲＩＳ ｎｅａｒ ＩＲ ｗａｔｅｒ ｖａｐｏｕｒ ｒｅｔｒｉｅｖａｌｓ ｕｓｉｎｇ ＭＷＲ ａｎｄ ＧＰＳ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ［ Ａ］ ． ＭＥＲＩＳｕｓｅｒ ｗｏｒｋｓｈｏｐ［ Ｃ］ ． ＥＳＡ ＥＳＲＩＮ， Ｆｒａｓｃａｔｉ， Ｉｔａｌｙ， １０ － １３Ｎｏｖｅｍｂｅｒ， ２００３．Ｔｈｅｓｉｓ Ｍ Ｓ ａｎｄ Ｇｕｅｍｕｎｄｓｓｏｎ Ｓ． Ｃｒｕｓｔａｌ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ１４ 程 璞 ， 许 才 军 ， 王 华 ． ＩｎＳＡＲ 相 位 解 缠 算 法 研 究 ［ Ｊ ］ ． 大地 测 量 与 地 球 动 力 学 ， ２００７， （ ３）
：
５０ － ５５． （ Ｃｈｅｎｇ Ｐｕ，Ｘｕ Ｃａｉｊｕｎ ａｎｄ Ｗａｎｇ Ｈｕａ． Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｐｈａｓｅ ｕｎｗｒａｐｐｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ［ Ｊ］ ． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇｅｏｄｅｓｙ ａｎｄ Ｇｅｏｄｙｎａｍｉｃｓ， ２００７，（ ３）
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５０ －５５）１５ Ｈａｙｎｅｓ Ｍ． Ｃｏｒｎｅｒ ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ＳＮＡＰ ｐｒｏｇｒａｍ：Ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｕｔｉｌｉｔｙ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ＳＡＲ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙｆｏｒ ｔｈｅ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ ｒｉｓｋ［ Ｒ］ ． ＮＰＡ Ｇｒｏｕｐ，Ｃｒｏｃｋｈａｍ Ｐａｒｋ，２００１．１６ Ｗｕ Ｘ， ＫａｒｌＨｅｉｎｚ Ｔｈｉｅｌ ａｎｄ Ａｌｏｙｓｉｕｓ Ｗｅｈｒ． Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌａｎｄ ｃｏｖｅｒｓ ｏｎ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ ＤＥＭ［ Ｒ］ ． ＦＲＩＮＧＥ ９６， １９９６．１７ Ｘｉａ Ｙ， Ｋａｕｆｍａｎｎ Ｈ ａｎｄ Ｇｕｏ Ｘ Ｆ． Ｌａｎｄｓｌｉｄｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｉｎｔｈｅ Ｔｈｒｅｅ Ｇｅｏｒｇｅｓ ａｒｅａ ｕｓｉｎｇ ＤＩｎＳＡＲ ａｎｄ ｃｏｒｎｅｒ ｒｅｆｌｅｃｔｏｒｓ［ Ｊ］ ． Ｐｈｏｔｏｇｒａｍｍｅｔｒｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｒｅｍｏｔｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ，２００４， ７０／１０：
１ １６７ －１ １７２．１８ Ｄｅｌｆｔ Ｋ Ｂ． Ｏｂｊｅｃｔ ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｒａｄａｒ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｕｓｅｒ’ ｓ ｍａｎｕａｌ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｄｏｃｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ［ Ｍ］ ． Ｄｅｌｆｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ２００５．１９ 谌 华 ． ＣＲＩｎＳＡＲ 大 气 校 正 模 型 研 究 及 其 初 步 应 用 ［ Ｄ］ ．中 国 地 震 局 地 质 研 究 所 ， ２００６． （ Ｃｈｅｎ Ｈｕａ． Ａ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅＣＲＩｎＳＡＲ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｉｔｓ ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ［ Ｄ］ ． Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｇｅｏｌｏｇｙ， ＣＥＡ， ２００６）２０ 王 超 ， 张 红 ， 刘 智 ． 星 载 合 成 孔 径 雷 达 干 涉 测 量 ［ Ｍ］ ． 北京 ：
科 学 出 版 社 ， ２００２． （ Ｗａｎｇ Ｃｈａｏ， Ｚｈａｎｇ Ｈｏｎｇ ａｎｄ ＬｉｕＺｈｉ．［ Ｍ］ ． Ｂｅｉｊｉｎｇ：
Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｒｅｓｓ， ２００２）２１ 谌 华 ， 等 ． 利 用 ＮＯＡＡ１６／ ＦＹ１Ｃ 和 ＡＳＡＲ 数 据 纠 正 大 气水 汽 对 重 轨 星 载 ＤＩｎＳＡＲ 的 影 响 ［ Ｊ］ ． 地 球 物 理 学 报 ，２００７， ５０（ ３）
：
７０７ －７１３． （ Ｃｈｅｎ Ｈｕａ， ｅｔ ａｌ． Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ｗａｔｅｒ ｖａｐｏｕｒ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｐｅａｔｐａｓｓ ｓｐａｃｅｂｏｒｎｅ ＤＩｎＳＡＲ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＮＯＡＡ１６／ ＦＹ１Ｃ ａｎｄ ＡＳＡＲ ｄａｔａ［ Ｊ］ ． Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊ ． Ｇｅｏｐｈｙｓ． ， ２００７， ５０ （ ３）
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７０７ －７１３）Ｅｄｅｎｂｒｉｄｇｅ，Ｋｅｎｔ ＴＮ８ ６ＳＲ，Ｕ． Ｋ． ，Ｓｐａｃｅｂｏｒｎｅ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ａｐｅｒｔｕｒｅ ｒａｄａｒ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ（ 上 接 第 ５８ 页 ）１３ 乔 学 军 ， 等 ． ２００３ 年 １０ 月 ２９— ３１ 日 太 阳 耀 斑 对 中 国 大陆 电 离 层 扰 动 的 ＧＰＳ 监 测 与 分 析 ［ Ｊ］ ． 大 地 测 量 与 地 球动 力 学 ， ２００５， （ ２）
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４１ － ４５． （ Ｑｉａｏ Ｘｕｅｊｕｎ， ｅｔ ａｌ． Ｍｏｎｉｔｏｒｓｏｌａｒ ｆｌａｒｅ ｄｕｒｉｎｇ Ｏｃｔｏｂｅｒ ２９ －３１， ２００３ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｉｔｓｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｓ ｔｏ ｉｏｎｏｓｐｈｅｒｅ ｏｖｅｒ Ｃｈｉｎａ ｂｙ ＧＰＳ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ［ Ｊ］ ． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇｅｏｄｅｓｙ ａｎｄ Ｇｅｏｄｙｎａｍｉｃｓ， ２００５，（ ２）
：
４１ －４５）１４ Ｒｉｕｓ Ａ， ｅｔ ａｌ． Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｉｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ｏｆ ｔｈｅ ｉｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｃｏｎｔｅｎｔ［ Ｊ］ Ｇｅｏｐｈｙｓ Ｒｅｓ Ｌｅｔｔ． ， １９９８， ３６（ １）
：
１４３ －１５３．１５ Ｗｅｎ Ｄ Ｂ， ｅｔ ａｌ． Ａ ｈｙｂｒｉｄ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｆｏｒ ｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｉｏｎｏｓｐｈｅｒｉｃ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ［ Ｊ］ ． ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ Ｇｅｏｓｃｉ Ｒｅｍｏｔｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ， ２００８， ４６（ ６）
：
１ ７３３ －１ ７３９．１６ Ｙｅｈ Ｋ Ｃ ａｎｄ Ｒａｙｍｕｎｄ Ｔ Ｄ． Ａｎ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｏｔｉｏｎｓ ｏｆｔｈｅ ｅｑｕａｔｏｒｉａｌ ａｎｏｍａｌｙ［ Ｊ］ ． Ｇｅｏｐｈｙｓ Ｒｅｓ Ｌｅｔｔ． ， ２００１， ２８：４ ５１７ －４ ５２０．２６
...
篇七：insar监测精度
妒电子测量技术ELECTRONIC MEASUREMENT TECHNoLoGY第34卷第2期2011年2月InSAR测高原理及精度分析耿辉谢亚楠 王政、王立树(上海大学信息与通信工程学院上海200072)摘要：提出了一种改进的InSAR高程模型，建立了高程和干涉相位的直接关系。从InSAR测高的原理出发，利用误差理论知识，分析了测高精度的相关误差源，推导出了测高精度与相位误差、基线长度、基线倾角的关系，并做出了误差传播曲线，得出了彼此之间的影响规律。最后对公式推导中采用的近似处理方法所引入的误差进行了量化分析。关键词：雷达干涉测量；高程模型；基线中图分类号：TP751 文献标识码：AElevation measurement of InSAR and accuracy analysisGeng Hui Xie Ya’nan Wang 130 Wang Lishu(School of Communication and Information Engineering，Shanghai University，Shanghai 200072)Abstract：An improved elevation model of InSAR which expresses the direct relationship between height and phase hasbeen developed based on the InSAR elevation model of Currie and Baker．From the principle of InSAR measuringelevation，and using the error theory knowledge，the impact of the relative error sources for elevation precisionmeasurement is systematically analyzed，and the relationship between measurement precision，phase error，baselinelength，and baseline inclination is deduced．And error propagation curves are made to show the influence rules of eachother．Keywords：InSAR；elevation model；baseline0引 言合成孔径雷达干涉测量(interferometric SAR，简称InSAR)是一种用于测量地面高程n]，检测地表形变的新技术。它是合成孔径雷达技术与全球定位技术、惯性测量技术口’43结合的产物。InSAR[51具有全天候、全天时、测绘范围广、分辨率高等特点，在地形高程测绘方面显示了强大的应用潜力。自20世纪70年代中期InsAR技术提出以来，一直是各国学者和研究机构研究的热点n]。用InSAR技术生成DEM，可以测量地面高程，其精度可达数米。为进一步提高高程测量的精度，推广InsAR技术的应用，有必要研究影响高程测量的因素及其影响规律[7]。本文在传统的高程模型基础上[8]，根据～定的简化和相应的数学计算，提出了一种改进的高程模型公式，建立了高程与干涉相位的直接联系。从InSAR测高的原理出发，利用误差理论知识[9]，分析了测高精度的相关误差源，推导出了测高精度与相位误差、基线长度、基线倾角的关系，并做出了误差传播曲线，得出了彼此之间的影响规律。最后对公式推导中采用的近似处理方法所引入的误差进行了量化分析。1雷达干涉测量原理雷达干涉测量原理[”1如图1所示。设A，和A。是卫星两次对同一区域成像的位置。A。的轨道高度为H，基线长为B，水平角为Ot，入射角为0，地面目标S点的高程为h。A。和A。至地面点的斜距分别为R。(R，一R)和Rz(R：一R+aR)。根据图1可得：h=H—Rcos0(1)根据余弦定理可得：．sin(口叫一型坐猛堕型(2)图1雷达干涉测量原理·39·万方数据第34卷电子测 量技术慧竺哦R乏晰蜮@浦艄2 m巩一絮黔譬如( 1 7 ) B△尺≈一 sin(0一口)(3)‘’005、口口，由式(1)可得：3影响InSAR高程精度的误差曲线h=H—R[cosa刀ji磊万=万一sinasin(0--a)](4)联合式(3)、式(4)得：^=H—Rico融√t一(警)2叫砸(等)]、㈣A。和A。关于目标P点的相位差为：9=竿AR(6)代入式(5)得：h=H—Rico融√1一(曩≥)2一sina(茄)]’(7)式(7)建立了高程和干涉相位的直接关系。通过上面的分析，如果已知天线的位置参数(H，B，口)和雷达的侧视角8，以及解缠过的相位差m]，假设地球表面为平面和无形变，就可以确定出地表的高程值^[123。在高程精度评定上，该式能够全面反映出基线参数(B，a)对地面高程的影响，而不只是仅考虑有效基线B J的贡献m]，这样得到的结论更明确。对更好地设计干涉测量系统有帮助。2 影响InSAR高程精度误差理论分析对式(1)、式(3)、式(6)分别进行全微分得：dh—dH—cosodR+Rsinod0 (8)dAR一一Bcos(0一口)dO+Bcos(0一a)dva—sin(0一a)dB (9)d9一竿dAR(10)由式(9)和式(10)可得：dO=如一丽彘d驴～蛊黯等dB(11)将式(10)代入式(7)可得：如=dH--c。sodR+RsinOda一石瓦2Ris而inO(1j妒一Rs，i，nOsi⋯n(O--、a)dB(12)Bcos(伊一口)LlzJ最终我们可以得出下列相关结论；1)高程精度与轨道高度的关系：O"h一口H(13)2)高程精度与斜距R的关系：靠一cos0盯R(14)3)高程精度与测量相位的关系：巩；趣s瑚d。(15)以54nBcos(0--a)"以L13J4)高程精度与基线倾角的关系：m；Rsint格。(16)5)高程精度与基线长度的关系：·40·根据以上分析，以星载毫米波段数据为例做出了干涉相位、基线长度、基线倾角和高程精度的误差关系，为今后分析基于InSAR技术的高程精度问题提供一定的依据。定义堡为相位误差传播系数，堕为基线长度误差传播系口。
dB数。根据上面推导出来的误差公式，分析得出在不同的基线长度下，相位误差传播系数和基线长度误差传播系数与基线倾角的关系如图2和图3所示。在计算过程中取A=5．66 mm，R一850 km、0=21。。籁粪蓑嗤赳翼曩甏藉警娄：目5}基线倾角“。)图2相位误差对高程精度的影响O基线倾角，(o)图3基线长度误差对高程精度的影响由图z并结合式(15)我们得到相位误差传播系数对基线倾角a的变化并不敏感，与厘米波相比较‘1”，本实验用到的毫米波可以使相位误差降低至少10倍以上。当给定基线倾角时，相位误差传播系数随基线长度的增加而减小。当基线倾角在0。～50。，基线长度在800～1 200 m范万方数据
耿辉等：InSAR测高原理及精度分析第2期围内，测高精度较高，当基线倾角达到IOO。时，测量误差最大，在利用InSAR技术生成DEM时，应在不造成严重去相干的情况下尽量选取具有较长基线的影像对。由图3及式(17)我们知道，在基线倾角口相同的情况下，基线长度越大，基线长度误差越小，当B、R和0确定后，基线长度误差对高程测量精度的影响程度与基线的倾角a有很大关系。当基线倾角口很接近雷达波入射角0时，基线长度误差对高程测量精度的影响会快速减少，当口一0+1800×k(k一0，1)时，基线长度对测量精度的影响为0。这个特点对合理选择干涉像对具有指导意义。对于星载系统而言，由于卫星定轨的精度有限，一般需要通过设定地面控制点来提高基线估算的精度。由控制点的位置和高度，通过高程计算公式反解出基线参数，把解出的基线参数用于整幅影像的高程测量，这样可以使基线估算的误差减小到可以接受的程度。4近似处理的误差分析式(7)的结果分析采用了近似处理的数学方法，即将斜距差AR近似为基线沿视线方向的分量：AR≈一Bsin(O—a) (18)图1所示，在非近似情况下，我们可得：AR一“F干哥‘互丽焉丽而一R (19)产生的近似误差为：s—v／百矿F夏F=蓟舜嚣磊瓦Fi了一R+Bsin(O一口)(20)当给定参数R、0时，近似误差e是基线参数(B，a)的函数。图4给出了近似误差e随B、口变化的曲线。从图4可以看出，随着基线B的增大，近似误差e随之增大，当基线倾角口一口+180。×忌，(志一0，1)，近似误差e最大。当在极限基线处(B一1 100 m)的最大误差约为750 mm，而本实验中用到的卫星雷达的波长是5．66 mm，显然近似误差不能忽略。霜冀魁基线倾角，(。)图4近似误差￡随B、a变化的曲线5 结 论本文提出的高程模型建立了高程和干涉相位的直接关系。利用误差理论知识，推导出了测高精度与相位误差、基线长度、基线倾角的关系，并做出了误差传播曲线，所得到的实验结果可以为今后分析基于InSAR技术的毫米波的高程精度问题提供一定的依据。最后对公式推导中采用的近似处理方法所引入的误差进行了量化分析。结果表明，对于星载雷达而言，近似误差不能忽略。以上分析的影响规律是在考虑地表平坦，并没有发生变形的理想情况下得出。实验结果与实际地形肯定有一定的偏差。今后需在这方面进一步进行研究，使实验结果更符合实际地形。参考文献[13KLEES R，MASSONNNET D．Deformation measurementusing SAR interferometry：potential and limitations[J]．Geologieen，Mijnbouw，1999，77：161-176．[23 崔敏，马铁华，张萌．无陀螺惯性测量系统的标定及误差补偿研究[J]．电子测量与仪器学报，2009，23(9)：23-26．[33孙枫，孙伟，郭真．基于IMU旋转的捷联惯导系统自补偿方法[J]．仪器仪表学报，2009，30(12)：2511-2517．[4]余艳阳．惯性管道测绘仪(IPSS)设计与实现[J]．电子测量技术，2009，32(3)：75-78．[5]蔺江涛，洪峻，胡继伟．基于海平面的星载InSAR基线矢量定标方法研究[J]．国外电子测量技术，2010，29(3)：31-34，44．[63 韩松涛，向茂生．一种干涉雷达阴影区的处理方法[J]．电子测量技术，2008，31(3)：4-6．[73张亚利，游扬声。兰敬松．基线误差、相位误差和大气延迟误差对InSAR数据处理的影响分析[J]．遥感技术与应用，2010(3)：399—402．[8]CURRIE A，BAKER C J．High resolution 3-D radarimaging[C]．IEEE International Radar Conference’95，Alexandria，1995．[93 邓永和．误差传播律应用的研究[J]．大地测量与地球动力学，2007(6)：65—67．[103胡波，朱建军，张长书．InSAR提取DEM的原理与实践[J]．测绘工程，2008，17(5)：57—59．E11]靳国旺，徐青，杜丽敏．InSAR干涉图的相位解模糊处理[J]．仪器仪表学报，2004，25(4)；657—659．[123刘国椿，郝晓光，薛怀平，等．影响InSAR测高精度因素的相关性分析[J]．武汉大学学报：信息科学版，2007。32(1)：55—58．(下转第65页)·41·万方数据
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篇八：insar监测精度
IJJI⋯IjII|JJI』IIJIJj JIIJJJII|||IIfI⋯Y3545622学校代号!Q曼兰鱼分类号工型垒Z垦学号15101030017密 级公五卫沙理歹文学硕士学位论文某钻井水溶开采矿区InSAR监测的关键算法及精度分析学位申请人姓名鍪送所在学院銮塑运逾王猩堂瞳指导教师贺跃光教授学科专业塑』坌型堂皇量丕研究方向丕丝型量堂皇塑』量王猩论文提交日期 201 8年4月万方数据学校代号：10536学 号：15101030017密 级：公开长沙理工大学硕士学位论文某钻井水溶开采矿区I nSAR监测的关键算法及精度分析学位申请人姓名 送送指导教师 贺医羞塾握所在学院童适运捡王程堂医专业名称太丝型量堂皇塑』量工猩论文提交日期2Q!墨生垒旦论文答辩日期 2Q!墨生鱼旦答辩委员会主席郭云珏教援万方数据
Key Algorithms and Precision Analysis ofInSAR Monitoringin a Drilling W乱er．Soluble Mining AreabyZHANGQiB．E。(Hunan UniVersity of Science and Tecllnology)20 l 5A thesis submitted in parrtial satisfaction of theRequirements forthe degree ofMaster of EngineeringGeodesy and SuⅣey EngineeringChangsha UniVersity of Science&TecllnologySupervisorProfessor HeYrueguangApril，2018万方数据
长沙理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：张王婪日期：加堰年 ‘月『『日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。本学位论文属于1、保密口，在 年解密后适用本授权书。2、不保密曰。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：张z粪 日期：bfl年e月l／日导师签名：《泌步日期：2aI譬年 6月l 1日万方数据
摘 要针对某钻井水溶开采矿山，选取2015年12月24日至20l 7年8月27日的Sentinel．1ATOPSAR影像数据，分别采用D．InSAR和PS．InSAR技术，研究该矿区地表沉陷监测关键算法和精度。论文主要研究内容如下：(1)分析D．InSAR技术相位贡献值，比较4种差分干涉测量方法的优缺点，选择DEM二轨法进行D．InSAR数据处理；为克服D．IflSAR技术易受时间、空间失相干和大气效应等影响，采用PS．InSAR技术进行沉陷监测。(2)基于ENVI SARscape软件平台，选取8景Sentinel．1A TOPSAR影像数据，研究D．InSAR关键步骤的算法：对比Adaptive、Boxcar和Goldstein滤波后的干涉图和相干性系数图，得到有效去除噪声和提高干涉相干性的算法；分析区域增长法、Delaunay MCF和最小费用流相位解缠结果，获得解决2兀模糊度的最优相位解缠算法；分析轨道精炼和重去平过程中的线性、自动和轨道优化结果，选取最佳轨道精炼算法；将该钻井水溶开采矿区地表形变值导入Arc GIS中进行制图和统计分析，获取该水溶开采矿区地表形变的特征和趋势，结合8期实测水准数据，评定出D．InSAR的数据质量估算精度和沉陷监测精度。(3)针对水溶开采矿区地表沉陷持续时间长、变形平缓且线性的特征，选取37景Sentinel．1A TOPSAR数据，采用双重阈值法进行PS候选点的选取，得到最佳相干系数阈值和振幅离差指数阈值，获取该水溶开采矿区最佳的地表形变值及形变速率，并与D．InSAR结果和实测水准数据对比，评定出PS．InSAR的沉陷监测精度。通过D．InSAR和PS．InSAR技术在该钻井水溶开采矿区地表沉陷监测的关键算法优选和精度分析，得到InSAR技术监测该类钻井水溶开采矿区地表形变具有高灵敏度、宽覆盖率、全天候全天时，且可提供厘米级甚至毫米级的矿区地表沉陷监测精度的结论。关键词：钻井水溶开采；D．InSAR技术；PS．InSAR技术；沉陷监测；关键算法；精度分析万方数据
ABSTRACTAccording to a drilling water—soluble mining mine，the sentinel—l A TOPSAR image datafrom December 24，20 1 5 to August 27，20 l 7 was selected to study the key algorithms andprecision of su—’ace subsidence monitoringinmining areas by using D-InSAR andPS·InSAR technology respectiVely．The main research contents of thepaper were asfolIows：(1)By analyzing the phase contribution VaIue of D-InSAR technology，the adVantages anddisadVantages of the four di脏rentialintemrometry methods were compared，and DEMt、Ⅳo—pass for D—InSAR data processing was select．In order t0 oVercome the en’ects ofD-InSARtechnology on the incoherent and atmospheric efrects，PS-InSAR technology wasused for defomlation monitoring．(2)Based on ENVI SARsc叩e soRware platfornl，eight Sentinel—l A TOPSAR image datato study the key steps of D-InSAR algo“thm research were selected．By Comparing withAdaptiVe，Boxcar and Goldstein filtered interfbro铲ams and coherence coemcient maps，anaIgorithmforremoVing noise e丑’ectiVeIyaJldimproVing interferencecoherence wasobtained．By analyzing the phase—unwrapping resuIt of R七gion Growing，DeIaunay MCFand Minimum Cost Flow，an optimal phase unwrapping algorithm for solVing 2丁c锄biguitywas obtained．By analyzing the linear，automatic and orbital optimization resuItsinrefinement and re—flattening processes，the best re6nement algorithm was selected．Thesu—’ace deformation Value of the drilling wate卜soluble mining area was imported into ArcGIS for mapping and statistical analysis，and the characteristics and trends of surfacedefomlation in the water_soluble mining area were obtained．According to the actualmeasured leVel data，the data quality estimation accuracy and defo瑚ation monitoringaccuracy ofthe D—InSAR were eValuated．(3)For thecharacteristics of long-tenn su—’ace settlement，slow and linear deformation inwate卜soluble mining areas，thirty—seVen sentinel—l ATOPSAR image data were selected．The double—threshold method was used to select candidate points of PS．The best coherencecoemcient threshold and amplitude deViation index threshold were used to obtained the bestII万方数据
su—’ace deformation Value and defornlation rate in the water．soIubIe mining area．WithD—InSAR results and actual measured leVel data compared，the accuracy of defomlationmonitoring of PS—InSAR is eValuated．By applying D—InSAR and PS-InSAR technology tothe surface mining subsidencedeformation monitoring aIgorithm and precision study in a drilling water-soluble miningarea．It was concluded血at the InSAR technology was used to monitor the su—’acedefornlation of the drilling wate卜soluble mining area with high sensitiVity，wide coVerage，all·weather，all-day and the monitoring accuracy reached centimeters or eVen millimeters．Key words：dri¨ing wate卜soluble mining；D—InSAR technOIogy；PS—InSAR technology；deformation monitoring；key algorithms；precision analysisIII万方数据
目录摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．IABSTRACT⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．II第一章绪论1．1选题背景与意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(1)1．2国内外研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(3)1．3研究内容与技术路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(7)第二章 D．InSAR和PS．InSAR技术基础2．1 SAR的发展⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．(9)2．2 D．InSAR技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(9)2．3PS．InSAR技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．(1 8)2．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。(25)第三章某钻井水溶开采矿区D．InSAR监测的关键算法及精度分析3．1矿区概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。(27)3．2 D．InSAR数据获取⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．(28)3．3 D．InSAR数据预处理和关键算法优选⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(30)3．4 D．InSAR形变分析和精度评定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．(38)3．5本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．(47)第四章某钻井水溶开采矿区PS．InSAR监测的关键算法及精度分析4．1 PS．InSAR数据获取⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(49)4．2 PS．InSAR数据预处理和关键算法优选⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(50)4．3 PS．InSAR形变分析和精度评定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(59)4．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．(61)结论与展望主要结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一(63)展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．(64)参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(65)致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(7 1)附录A(攻读硕士学位期间发表学术论文情况)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(72)附录B(攻读硕士学位期间参与的主要科研项目)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(73)万方数据
第一章绪论1．1选题背景与意义第章绪论 弟一旱硒比我国已探明的盐类矿产资源储量约4．45万亿t，是全世界拥有丰富盐类矿产资源的少数国家之一【l也]。盐类矿床开采始于湖盐，以我国山西运城盐湖最早，远在五六千年前就已开发利用盐湖卤水(包括石盐水溶后形成的卤水)晒制食盐。凿井开采地下卤水始于战国末期秦孝文王时(公元前250年)，距今已有2260多年。北宋庆历年间(公元1041～1048年)发明“卓筒井”，利用“圜刃式钻头”、用“冲击式顿钻法”钻凿下有竹筒套管的小口径深井，首先用于开采地下卤水，距今已有960多年。钻井技术应用于古代盐类矿床进行水溶开采始于清光绪十八年(公元l 892年)，距今已有120多年，这与欧美发达国家基本上同步，但因长期战乱和封建制度等影响而落伍。20世纪60年代以来，钻井水溶开采技术逐渐引起人们的重视，我国在总结长期水溶开采经验的基础上，引进石油和地矿行业先进的技术和设备，研究应用国外各种先进的钻井水溶开采方法，并取得长足发展，有的己达到世界先进水平。钻井水溶开采法是通过钻井将水溶剂(有时加少量辅助溶剂)注入矿床，经过物理化学作用，将易溶于水的盐类矿物溶解成卤水，然后进行采集、运输的采矿方法。然而这项技术也会造成开采矿区地表沉陷和冒卤等不容忽视的问题，开采沉陷是由于局部岩盐被开采后会遗留下较大溶腔，当溶腔扩大到一定范围，溶腔顶板在岩土体自重和荷载的作用下，所受张拉应力超过极限抗拉强度，就会导致上覆顶板移动变形，甚至断裂、塌陷，形成沉陷盆地，若不及时采取措施进行有效的监测和控制，地面沉陷使得矿区上方的建(构)筑物、道路等基础设施产生移动变形，当超过一定范围，就会造成建筑物开裂甚至倒塌，道路出现裂缝等事故的发生，如南斯拉夫的Tuzla盐城和意大利Burian盐矿等因开采沉陷而造成大量房屋被毁、居民被迫迁出的灾难性事故[3】；冒卤是由于上覆顶板的断裂导致富含开采矿物成分的溶液卤水溢出，使得河流和地下水受到严重污染，大量水生动植物死亡，并产生刺鼻气味，严重影响矿区居民生活环境，如长山盐矿的冒卤事故，造成矿区地表土地盐碱化，严重影响农业生产【4j。因此，必须对钻井水溶矿区地表开采沉陷进行实时动态监测，获取该矿区地表形变的沉陷数据，通过分析掌握矿区开采沉陷的规律和趋势，并采取有效的预防、控制l万方数据
硕士学位论文措施，减少矿区地表沉陷的发生，达到改善矿区居民生活环境和促进农业生产的目的。对于钻井水溶矿区地表开采沉陷沉陷监测一般采用水准仪、GPS等精密仪器进行定期观测，获取水溶开采矿区地表实时沉陷数据，然而水准或GPS监测是基于离散点的观测，且现场水准点或GPS点容易损坏。因此，国内外研究人员也在积极寻求一些先进的监测手段，比如近景摄影测量技术和三维激光扫描技术，虽然这些方法实现水溶开采矿区非接触式监测，工作效率得到极大提高，但是也存在监测范围较小、野外劳动强度较大和易受时间气候影响等缺点...
篇九：insar监测精度
独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：彤r彬叫一年歹月多日论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。(保密的论文在解密后应遵守此规定)论文作者签名：彬f7彬铷酶了鼢砂／o年6 A；B讪九年6黾3日摘要InSAR(Interferometric Synthetic Aperture Radar，合成孔径雷达干涉测量)是近几十年来发展迅速且具有很大潜力的一种微波遥感技术。该技术可以在短时间内获取大量的SAR影像数据，并且在困难地区同样可以进行大规模大面积的地形测量。随着科学技术的不断进步，该技术有潜力发展为一种高自动化、高精度的地形测量技术。InSAR技术的一个主要应用领域是快速获取数字高程模型(DEM，Digital Elevation Model)，然而，由于各种条件的限制，基于InSAR技术生成高精度DEM还有许多技术上的难题，同时，不同外在因素也影响了DEM生成精度。因而，研究不同因素对基于InSAR数据生成DEM的精度的影响具有一定的现实意义。本文在论述干涉测量技术原理、干涉图生成等的基础上，对用InSAR数据生成DEM的误差影响因素做了分析，随后，针对其中两个影响因素(轨道误差和基线估计误差)做了具体分析。对于轨道误差的研究，对通过粗精轨道所生成的DEM与SRTM的比较，分析了两种轨道数据所生成的DEM的误差。在不同基线估计方法对DEM的精度影响的分析中，本文在介绍了各种基线估计方法的基础上，将其中的几种基线估计方法进行了不同的组合并对这几种组合的精度进行了对比。关键字：InSAR、DEM、轨道误差、基线估计
potential to develop into a kindof highly automated and high—precision topographicsurvey technology．One of the main application of InSAR technology is to obtaindigital elevation model(DEM)quickly．However,due to various limitations，thereare many technicalproblems for obtaining high—precision DEM using InSARtechnology．At the same time，the precision of the DEM also affected by differentexternal factors．Therefore，it is of certain practical significance to study the affectionof different factorsforthe precision of the DEM which is obtained by the InSARtechnology．On the baseof the discussing for the fundamental principles of interferometry,interferogram．eet,an analysis Was made on the error factors inthe process ofinterferometry for obtaining DEM．And after that，a detail analysis Was made on twoof the factors(orbit error and baseline estimation error)．For the orbit error,the twokinds of DEMusing rough and precise orbit data respectively were compared、析thSRTM to get the errors．And then the analysis Was made forthe two kinds of error．Inthe analysis of the DEMprecision using different baseline estimation methods，afterthe introduction of some kinds of the methods for baseline estimation，experimentsweredone on the comparing of DEM generated from different methods，each one ofthe methodswere combined by some of the baseline estimation method introducedbefore．Key words：InSAR、DEM、Orbit Error、Baseline EstimationⅡ
2．3干涉相位分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 02．4数据处理流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯112．4．1影像的选取和订购⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．122．4．2影像的读取⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 32．4．3影像的预处理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯132．4．4影像配准和重采样⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．142．4．5干涉图的生成和滤波⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 52．4．6基线估计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 52．4．7去平地效应⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 62．4．8相位解缠⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。1 62．4．9相位到形变的转换及地理编码⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．172．5 DEM生成误差分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 72．5．1误差表达式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．182．5．2处理误差源分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．19本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2l第三章轨道数据对DEM生成的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．223．1粗精轨道数据比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯223．1．1轨道数据介绍⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．223．1．2卫星轨道状态矢量内插方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。233．2粗精轨生成DEM的精度比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．313．2．1轨道数据误差对干涉相位的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯313．2．2轨道数据误差对高程的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．32III
⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯：；：!⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯：；6晌⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．37⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯：；7⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯：；84．2．1基线误差的模型分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．384．2．2偏斜角的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．384．3基线估计的方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．394．3．1基于轨道数据的基线估计方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．394-3．2基于干涉条纹频率的基线估计方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．394．3．3基于地面控制点的基线估计方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。404．3．4基于DEM的基线估计方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。424．2．5多基线估计方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．434．4实验分析和比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯434．4．1方案组合⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．434．4．2实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．44本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯52第五章结论与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．535．1结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．535．2存在的问题及展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯53参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯55攻读学位期间取得的研究成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。60致j射⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。6l
长安大学硕士学位论文第一章绪论1．1合成子L径雷达干涉测量的概述合成孔径雷达干涉测量技术(Interferometric Synthetic Aperture Radar，简称InSAR)是上世纪六十年代末发展起来的一项技术，该技术以合成孔径雷达复数据中所提取的相位信息为信息源，获取地表三维信息和变化信息【l刀】。InSAR技术成功地综合了合成孔径雷达原理和干涉测量技术，利用传感器的系统参数、姿态参数和轨道之间的几何关系等可以精确测量地表某一点的三维空间位置及微小变化。它通过单轨模式(两部天线在同一次飞行中同时观测)或重复轨道模式(两部天线在不同时间的近似平行的轨道上进行观测)获取地面同一地区复图像对，然后将其中的两幅SAR影像进行干涉，提取干涉相位，根据干涉相位与雷达的波长、天线位置、入射角的关系获取地面高度信息。该技术能够不受光照和天气条件的限制实现全天候、全天时地获取资料，这使得InSAR技术在国土测量、军事侦察、地形测绘、水文观测、环境监测、资源勘探等多领域中获得了越来越广泛的应用【4J。1．2 InSAR技术的国内外发展及应用现状最早的合成孔径雷达研究开始于20世纪50年代初。1951年威利(CarlWiley)首次发现多普勒频移(Doppler Frequency Shift)现象能够用来逻辑地合成一个更大的雷达孔径，可显著改善真实孔径的方位分辨率，使之从公里级提高到米级，从而掀起了对合成孔径雷达理论和应用的研究热潮[5,61。1960年4月，国际上第一部合成孔径雷达问世。砧q／APQ．56，AN／APQ．69，AN／APQ．86等雷达为较早地应用于地球资源探测的雷达系统【2】。1969年Rogers等人首次将InSAR技术用于观测月球和金星表面【7】。1974年，美国国家航空航天局(NASA)的喷气推进实验室(JPL)的研究人员格雷厄姆利用该技术做实验以获取地表的高程，实现了InSAR技术对地貌的三维成像【ll。1 978年，该实验室发射了载有SAR的海洋卫星SEASAT。这标志着合成孔径雷达成功地进入从太空对地面观测的新时代，标志着星载SAR由实验研究向应用研究的关键转变。
第一章绪论1986年Zebker和Goldstein改进了Graham的处理方法，提出更加实用的机载InSAR处理方案，并在此后使用SEASAT数据进行了证实，并率先发表了他们使用NASA CV990机载InSAR系统对旧金山海湾地区获取数据并生成DEM的试验结果。此后，国际上许多学者也开始研究使用InSAR技术进行制副5，引。1988年，Goldstein等利用SEASAT星载雷达数据获取了死亡谷Co们nball盆地的地形图，与出版的USGS的地形图高度吻合‘1，5～。1990年Li等人对星载InSAR技术的系统误差进行了分析，Cumming等提出了InSAR系统误差分析方法，研究了大量的误差来源【6】。1991年，欧洲空间局(ESA)发射了其第一颗地球资源卫星ERS．1，该系统可提供全球气候变化情况，并对近海域和陆地进行观测。这颗卫星与其后继卫星ERS．2所获取的大量数据被世界各国广泛使用，是性能较好的SAR系统之一。2000年2月11日至22日，美国奋进号航天飞机完成了为期11天的航天飞机雷达地形测绘使命，即SRTM(shuttle radar topography mission)。随后，经过两年的数据处理，生成了SRTM DEM。该雷达系统实现了从太空对地球的三维成像，成功突破了传统的数字制图概念。随着InSAR技术的不断成熟与广泛应用，许多国家开始积极研发利用InSAR数据提取高精度DEM的软件并取得了许多成果。2006年，俄亥俄州立大学的Sang．Ho Baek利用InSAR技术对苏兹贝格和南极洲西部进行了DEM生成并对海潮监测进行了建模‘101。随着InSAR技术的不断成熟，合成孔径雷达差分干涉测量(Different．InSAR简称D．InSAR)技术也得到了广泛的应用。D．InSAR技术主要用于监测由于煤、石油、天然气开采、地下水抽取、火山爆发和地震造成的地表形变等。自欧空局发射ERS卫星以来，由于SAR影像数据的广泛应用，为内外对卫星的研究不断深入，自ERS卫星之后，一些国家也相继发射了不同的SAR卫星系统，各卫星的资料如表1．1所示。随着SAR数据源的不断丰富，国内外对InSAR技术的研究也不断深入，目前InSAR技术已广泛应用于许多不同的领域，如图1．1所示。
长安大学硕士学位论文表1．1国际上已有的星载SAR系统TerraSAR-X ALOS coSMO星载SAR ERS．1，2 JERs．1 RAD^RSAl二l／2 日qVIs^=r．1(tt国1(日本)Skymed系统(欧空局)(日本)(加拿大) (欧空局)(意大利)l：1991．2000 l：1995．运行时间 1992-1998 2002．2∞72006 2∞72：1995． 2：2007．轨道高度790 568 790 咖514691 620(km)波段 X波段C波段(5．6) L波段(23．5) C波段(5．6) C波段(5．6)X波段(2．8) L波段(23．5)(波长啪) (3．I)极化方式VV HH HH 衄ⅣVHH，VVHH，、rV HHⅣV侧视角(·) 23 3823-65 lS45 20-55 3．508197．45．5重复周期3,3544 24 35 11 46 16(天)地面分25 253．30 25．100 1．16 7-l∞ 1．1∞辨率(m)影像幅l∞ 80 50-500 100-405 15．100 30-350 15硼宽(1∞)多侧视多极 多侧视多极备注 多侧视角 多侧视多极化 多侧视多极化化化●3，
第一章绪论图1．1 InSAR应用领域近十几年来，合成孔径雷达在理论和应用方面有了很大的发展，许多星载雷达系统发射成功并获得了大量的干涉雷达图像，其中应用最普遍的是由ERS．1／2获取的干涉雷达图像。经过十几来年的发展，干涉雷达技术已经在地质、地震、水文、测绘、海洋冰川运动、地面沉降、环境、火山观测等领域得到了成功的应用，并取得了一系列良好的研究和应用成果。在我国，由于缺乏数据源，对SAR的研究起步较晚。到目前为止，对SAR的研究主要侧重于机载SAR目标定位、DEM提取和形变监测等研究。2001年，国家地震局的单新建等利用InSAR技术提取了不同地形区域的DEM，并进行了分析，其中主要研究了相关性对高程误差的影响【ll】。2005年...
篇十：insar监测精度
Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ （ Ｉｎ ｔｅ ｒ ｆ ｅ ｒ ｏ ｍ ｅ ｔｒ ｉｃＳ ｙ ｎ ｔｈ ｅ ｔｉｃＡ ｐ ｅ ｒ ｔｕ ｒ ｅＲ ａ ｄ ａ ｒ ， 合成孔径雷达干涉测量）是近几十年来发展迅速且具有很大潜力的一种微波遥感技术。该技术可以在短时间内获取大量的Ｓ Ａ Ｒ 影像数据， 并且在困难地区同样可以进行大规模大面积的地形测量。
随着科学技术的不断进步， 该技术有潜力发展为一种高自动化、高精度的地形测量技术。
Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ 技术的一个主要应用领域是快速获取数字高程模型（ Ｄ Ｅ Ｍ ， Ｄ ｉｇ ｉｔａ ｌＥ ｌｅ ｖ ａ ｔｉｏ ｎＭ ｏ ｄ ｅ ｌ）， 然而， 由于各种条件的限制， 基于Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ技术生成高精度Ｄ Ｅ Ｍ 还有许多技术上的难题， 同时， 不同外在因素也影响了Ｄ Ｅ Ｍ 生成精度。
因而， 研究不同因素对基于Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ 数据生成Ｄ Ｅ Ｍ 的精度的影响具有一定的现实意义。本文在论述干涉测量技术原理、 干涉图生成等的基础上， 对用Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ 数据生成Ｄ Ｅ Ｍ 的误差影响因素做了分析， 随后， 针对其中两个影响因素（ 轨道误差和基线估计误差）做了具体分析。
对于轨道误差的研究， 对通过粗精轨道所生成的Ｄ Ｅ Ｍ 与Ｓ Ｒ Ｔ Ｍ 的比较， 分析了两种轨道数据所生成的Ｄ Ｅ Ｍ 的误差。
在不同基线估计方法对Ｄ Ｅ Ｍ 的精度影响的分析中， 本文在介绍了各种基线估计方法的基础上， 将其中的几种基线估计方法进行了不同的组合并对这几种组合的精度进行了对比。关键字：
Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ 、 Ｄ Ｅ Ｍ 、 轨道误差、 基线估计
Ａ ｂ ｓｔｒ ａ ｃ ｔｈ Ｓ Ａ Ｒ （ Ｓ ｙ ｎ ｔｈ ｅ ｔｉｃＡ ｐ ｅ ｒ ｔｕ ｒ ｅＲ ａ ｄ ａ ｒＩｎ ｔｅｒ ｆ ｅｒ ｏ ｍ ｅｔｒ ｙ ）ｉｓａｋ ｉｎ ｄｏ ｆｇ ｒ ｅ ａ ｔ ｐ ｏ ｔｅｎ ｔｉａ ｌｍ ｉｃ ｒ ｏ ｗ ａ ｖ ｅｒ ｅ ｍ ｏ ｔｅｓｅ ｎ ｓｉｎ ｇｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌｏ ｇ ｙｗ ｈ ｉｃ ｈｈ ａ ｓｄ ｅ ｖ ｅ ｌｏ ｐ ｅ ｄｆ ａ ｓｔ ｉｎ ｒ ｅ ｃ ｅ ｎ ｔ ｄ ｅｃａ ｄ ｅｓ．Ｔ ｈ ｉｓｔｅｃｈ ｎ ｏ ｌｏ ｇ ｙｃ ａ ｎｎ ｏ ｔｏ ｎ ｌｙ ｇ ｅｔａｌａ ｒ ｇ ｅａ ｍ ｏ ｕ ｎ ｔ ｏ ｆｄ ａ ｔａｉｎ ａｓｈ ｏ ｒ ｔ ｔｉｍ ｅ ｂ ｕ ｔ ａ ｌｓｏ ｄ ｏｔｈ ｅｔｏ ｐ ｏ ｇ ｒａ ｐ ｈ ｉｃ ｓｕ ｒ ｖ ｅ ｙｏ ｎ ａｌａ ｒｇ ｅ—ｓｃａ ｌｅｉｎ ｔｈ ｅｌａ ｒ ｇ ｅａ ｒ ｅ ａｗ ｈ ｅ ｒ ｅ ｍ ａ ｎｃａ ｎ ｎ ｏ ｔｒｅａ ｃｈ ．Ｗ ｉｔｈ ｔｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔｉｎ ｕ ｏ ｕ ｓｐ ｒｏ ｇ ｒｅｓｓｏ ｆ ｓｃ ｉｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｔｅｃｈ ｎ ｏ ｌｏ ｇ ｙ ，ｔｈ ｉｓ ｔｅｃｈ ｎ ｏ ｌｏ ｇ ｙｈ ａ ｓ ｔｈ ｅｐｏ ｔｅｎｔｉａ ｌｔｏｄ ｅ ｖ ｅ ｌｏ ｐｉｎ ｔｏ ａｋ ｉｎ ｄｏ ｆｈ ｉｇ ｈ ｌｙａ ｕ ｔｏ ｍ ａ ｔｅ ｄａ ｎ ｄｈ ｉｇ ｈ 。
ｐ ｒ ｅｃｉｓｉｏ ｎ ｔｏ ｐ ｏ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｉｃｓｕ ｒ ｖ ｅ ｙ ｔｅｃｈ ｎ ｏ ｌｏ ｇ ｙ ． Ｏ ｎ ｅｏ ｆ ｔｈ ｅ ｍ ａ ｉｎａ ｐ ｐ ｌｉｃａ ｔｉｏ ｎｏ ｆ Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒｔｅｃｈ ｎ ｏ ｌｏ ｇ ｙｉｓ ｔｏ ｏ ｂ ｔａ ｉｎｄ ｉｇ ｉｔａ ｌｅ ｌｅ ｖ ａ ｔｉｏ ｎｍ ｏ ｄ ｅ ｌ（ Ｄ Ｅ Ｍ ）ｑ ｕ ｉｃｋ ｌｙ ． Ｈ ｏ ｗ ｅ ｖ ｅ ｒ ， ｄ ｕ ｅｔｏ ｖ ａ ｒ ｉｏ ｕ ｓ ｌｉｍ ｉｔａ ｔｉｏ ｎ ｓ， ｔｈ ｅｒｅａ ｒ ｅ ｍ ａ ｎ ｙｔｅ ｃ ｈ ｎ ｉｃ ａ ｌｐ ｒ ｏ ｂ ｌｅ ｍ ｓｆ ｏ ｒｏ ｂ ｔａ ｉｎ ｉｎ ｇ ｈ ｉｇ ｈ —ｐ ｒｅｃｉｓｉｏ ｎＤ Ｅ Ｍｕ ｓｉｎ ｇＩｎ Ｓ Ａ Ｒｔｅｃｈ ｎ ｏ ｌｏ ｇ ｙ ． Ａ ｔｔｈ ｅ ｓａ ｍ ｅｔｉｍ ｅ ， ｔｈ ｅ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉｓｉｏ ｎｏ ｆ ｔｈ ｅ Ｄ Ｅ Ｍ ａ ｌｓｏ ａ ｆ ｆ ｅｃｔｅｄｂ ｙｄ ｉｆ ｆ ｅｒ ｅｎ ｔｅ ｘ ｔｅ ｒ ｎ ａ ｌｆ ａ ｃｔｏ ｒｓ． Ｔ ｈ ｅｒｅｆ ｏ ｒｅ， ｉｔｉｓ ｏ ｆｃｅｒ ｔａ ｉｎｐ ｒａ ｃｔｉｃａ ｌ ｓｉｇ ｎ ｉｆ ｉｃａ ｎ ｃｅｔｏｓｔｕ ｄ ｙｔｈ ｅａ ｆ ｆ ｅ ｃｔｉｏ ｎｏ ｆ ｄ ｉｆ ｆ ｅｒ ｅｎ ｔ ｆ ａ ｃｔｏ ｒ ｓ ｆ ｏ ｒ ｔｈ ｅｐ ｒ ｅ ｃ ｉｓｉｏ ｎｏ ｆｔｈ ｅ Ｄ Ｅ Ｍｗ ｈ ｉｃ ｈ ｉＳ ｏ ｂ ｔａ ｉｎ ｅ ｄｂｙｔｈ ｅ Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇ ｙ．Ｏ ｎｔｈ ｅ ｂ ａ ｓｅ ｏ ｆｔｈ ｅｄ ｉｓｃ ｕ ｓｓｉｎ ｇｆ ｏ ｒｔｈ ｅ ｆ ｕ ｎ ｄ ａ ｍ ｅ ｎ ｔａ ｌｐ ｒ ｉｎ ｃｉｐ ｌｅｓｏ ｆｉｎ ｔｅｒ ｆ ｅｒ ｏ ｍ ｅｔｒ ｙ ，ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｇ ｒａｍ ． ｅｃｔ， ａｎ ａ ｎ ａ ｌｙ ｓｉｓｗ ａ ｓ ｍ ａ ｄ ｅ ｏ ｎ ｔｈ ｅ ｅ ｒ ｒ ｏ ｒ ｆ ａ ｃｔｏ ｒｓ ｉｎ ｔｈ ｅｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓｓｏ ｆｉｎ ｔｅ ｒ ｆ ｅ ｒ ｏ ｍ ｅ ｔｒ ｙｆ ｏ ｒｏ ｂ ｔａ ｉｎ ｉｎ ｇＤ Ｅ Ｍ ． Ａ ｎ ｄａ ｆ ｔｅｒｔｈ ａ ｔ， ａｄ ｅｔａ ｉｌａ ｎ ａ ｌｙ ｓｉｓｗ ａ ｓ ｍ ａ ｄ ｅｏ ｎｔｗ ｏｏ ｆｔｈ ｅｆ ａ ｃｔｏ ｒｓ（ ｏ ｒｂｉｔｅ ｒ ｒ ｏ ｒａ ｎ ｄｂ ａ ｓｅｌｉｎ ｅ ｅ ｓｔｉｍ ａ ｔｉｏ ｎｅｒｒｏ ｒ）． Ｆ ｏ ｒｔｈ ｅ ｏ ｒｂ ｉｔｅ ｒ ｒ ｏ ｒ ，ｔｈ ｅｔｗ ｏｋ ｉｎ ｄ ｓ ｏ ｆＤ Ｅ Ｍｕ ｓｉｎ ｇｒｏ ｕ ｇ ｈａ ｎ ｄｐ ｒ ｅ ｃｉｓｅｏ ｒ ｂ ｉｔ ｄ ａ ｔａｒ ｅ ｓｐ ｅ ｃｔｉｖ ｅ ｌｙｗ ｅ ｒ ｅｃ ｏ ｍ ｐ ａ ｒ ｅ ｄｗ ｉｔｈＳ Ｒ Ｔ Ｍ ｔｏｇ ｅ ｔｔｈ ｅｅｒｒｏｒｓ． Ａ ｎｄｔｈ ｅｎｔｈ ｅａ ｎ ａ ｌｙ ｓｉｓＷ ａ ｓｍ ａ ｄ ｅ ｆ ｏ ｒｔｈ ｅ ｔｗ ｏｋ ｉｎ ｄ ｓｏ ｆｅｒｒｏ ｒ． Ｉｎｔｈ ｅａ ｎ ａ ｌｙ ｓｉｓｏ ｆｔｈ ｅＤ Ｅ Ｍｐ ｒ ｅ ｃ ｉｓｉｏ ｎｕ ｓｉｎ ｇｄ ｉｆ ｆ ｅｒ ｅｎ ｔ ｂ ａ ｓｅｌｉｎ ｅｅ ｓｔｉｍ ａ ｔｉｏ ｎｍ ｅ ｔｈ ｏ ｄ ｓ， ａ ｆ ｔｅ ｒｔｈ ｅ ｉｎ ｔｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔｉｏ ｎｏ ｆｓｏ ｍ ｅ ｋ ｉｎ ｄ ｓ ｏ ｆ ｔｈ ｅ ｍ ｅ ｔｈ ｏ ｄ ｓ ｆ ｏ ｒ ｂ ａ ｓｅｌｉｎ ｅｅｓｔｉｍ ａ ｔｉｏ ｎ ， ｅｘ ｐ ｅｒｉｍ ｅｎ ｔｓｗ ｅ ｒ ｅ ｄ ｏ ｎ ｅ ｏ ｎｔｈ ｅｃ ｏ ｍ ｐ ａ ｒ ｉｎ ｇｏ ｆＤ Ｅ Ｍｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔｅ ｄｆ ｒ ｏ ｍｄ ｉｆ ｆ ｅｒ ｅｎ ｔｍ ｅ ｔｈ ｏ ｄ ｓ， ｅ ａ ｃｈｏ ｎ ｅｏ ｆｔｈ ｅ ｍ ｅ ｔｈ ｏ ｄ ｓｗ ｅ ｒ ｅ ｃｏ ｍ ｂ ｉｎ ｅｄｂ ｙｓｏ ｍ ｅｏ ｆｔｈ ｅｂ ａ ｓｅ ｌｉｎ ｅ ｅ ｓｔｉｍ ａ ｔｉｏ ｎ ｍ ｅ ｔｈ ｏ ｄｉｎ ｔｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄｂ ｅｆ ｏ ｒｅ．Ｋ ｅ ｙｗ ｏ ｒ ｄ ｓ：
Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ ， Ｄ Ｅ Ｍ ， Ｏ ｒ ｂ ｉｔＥ ｒ ｒ ｏ ｒ ， Ｂ ａ ｓｅ ｌｉｎ ｅＥ ｓｔｉｍ ａ ｔｉｏ ｎⅡ
长安大学硕士学位论文第一章绪论弟一早三百下匕１． １合成子Ｌ 径雷达干涉测量的概述合成孔径雷达干涉测量技术（ Ｉｎ ｔｅｒｆ ｅｒｏ ｍ ｅｔｒｉｃＳ ｙ ｎ ｔｈ ｅ ｔｉｃ Ａ ｐ ｅ ｒ ｔｕ ｒ ｅＲ ａ ｄ ａ ｒ， 简称Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ ）是上世纪六十年代末发展起来的一项技术， 该技术以合成孔径雷达复数据中所提取的相位信息为信息源， 获取地表三维信息和变化信剧ｕ 捌。
ＩｎＳ Ａ Ｒ 技术成功地综合了合成孔径雷达原理和干涉测量技术， 利用传感器的系统参数、 姿态参数和轨道之间的几何关系等可以精确测量地表某一点的三维空间位置及微小变化。
它通过单轨模式（ 两部天线在同一次飞行中同时观测）或重复轨道模式（ 两部天线在不同时间的近似平行的轨道上进行观测）获取地面同一地区复图像对， 然后将其中的两幅Ｓ Ａ Ｒ 影像进行干涉， 提取干涉相位， 根据干涉相位与雷达的波长、 天线位置、 入射角的关系获取地面高度信息。
该技术能够不受光照和天气条件的限制实现全天候、 全天时地获取资料， 这使得Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ 技术在国土测量、军事侦察、 地形测绘、 水文观测、 环境监测、 资源勘探等多领域中获得了越来越广泛的应用【４Ｊ。１． ２Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ 技术的国内外发展及应用现状最早的合成孔径雷达研究开始于２０ 世纪５０ 年代初。
１９ ５１年威利（ Ｃ ａ ｒ ｌＷ ｉｌｅｙ ）首次发现多普勒频移（ Ｄ ｏ ｐ ｐ ｌｅｒＦ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙＳ ｈ ｉｆ ｔ）现象能够用来逻辑地合成一个更大的雷达孔径， 可显著改善真实孔径的方位分辨率， 使之从公里级提高到米级， 从而掀起了对合成孔径雷达理论和应用的研究热潮［ ５，６１。１９６０年４月 ， 国际上第一部合成孔径雷达问世。
砧ｑ ／Ａ Ｐ Ｑ ． ５６， Ａ Ｎ ／Ａ Ｐ Ｑ ． ６９，Ａ Ｎ ／Ａ Ｐ Ｑ ． ８６等雷达为较早地应用于地球资源探测的雷达系统１２１。１９６９年Ｒ ｏ ｇ ｅｒｓ等人首次将Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ 技术用于观测月 球和金星表面【』 ７ １。１９ ７ ４ 年， 美国国家航空航天局（ Ｎ Ａ Ｓ Ａ ）的喷气推进实验室（ ＪＰ Ｌ ）的研究人员格雷厄姆利用该技术做实验以获取地表的高程， 实现了Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ 技术对地貌的三维成像【１１０１９ ７ ８ 年， 该实验室发射了载有Ｓ Ａ Ｒ 的海洋卫星Ｓ Ｅ Ａ Ｓ Ａ Ｔ 。
这标志着合成孔径雷达成功地进入从太空对地面观测的新时代， 标志着星载Ｓ Ａ Ｒ 由实验研究向应用研究的关键转变。
第一章绪论１９ ８ ６年Ｚ ｅｂ ｋ ｅｒ和Ｇ ｏ ｌｄ ｓｔｅｉｎ 改进了Ｇ ｒａ ｈ ａ ｍ 的处理方法， 提出更加实用的机载Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ 处理方案， 并在此后使用Ｓ Ｅ Ａ Ｓ Ａ Ｔ 数据进行了证实， 并率先发表了他们使用Ｎ Ａ Ｓ ＡＣ Ｖ ９ ９ ０ 机载Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ 系统对旧金山海湾地区获取数据并生成Ｄ Ｅ Ｍ 的试验结果。
此后， 国际上许多学者也开始研究使用Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ 技术进行制副５， 引。１９ ８ ８ 年， Ｇ ｏ ｌｄ ｓｔｅｉｎ 等利用Ｓ Ｅ Ａ Ｓ Ａ Ｔ 星载雷达数据获取了死亡谷Ｃ ｏ 们ｎ ｂ ａ ｌｌ盆地的地形图， 与出版的Ｕ Ｓ Ｇ Ｓ 的地形图高度吻合‘１， ５～。１９ ９ ０ 年Ｌ ｉ等人对星载Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ 技术的系统误差进行了分析， Ｃ ｕ ｍ ｍ ｉｎ ｇ 等提出了Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ 系统误差分析方法， 研究了大量的误差来源【６】
。１９ ９ １年， 欧洲空间局（ Ｅ Ｓ Ａ ）发射了其第一颗地球资源卫星Ｅ Ｒ Ｓ ． １， 该系统可提供全球气候变化情况， 并对近海域和陆地进行观测。
这颗卫星与其后继卫星Ｅ Ｒ Ｓ ． ２所获取的大量数据被世界各国广泛使用， 是性能较好的Ｓ Ａ Ｒ 系统之一。２０ ０ ０ 年２月 １１日至２２日， 美国奋进号航天飞机完成了为期１１天的航天飞机雷达地形测绘使命， 即Ｓ Ｒ Ｔ Ｍ （ ｓｈ ｕ ｔｔｌｅｒ ａ ｄ ａ ｒｔｏ ｐ ｏ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｙｍ ｉｓｓｉｏ ｎ ）。
随后， 经过两年的数据处理， 生成了Ｓ Ｒ Ｔ ＭＤ Ｅ Ｍ 。
该雷达系统实现了从太空对地球的三维成像， 成功突破了传统的数字制图概念。
随着Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ 技术的不断成熟与广泛应用，许多国家开始积极研发利用Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ 数据提取高精度Ｄ Ｅ Ｍ 的软件并取得了许多成果。２００６年， 俄亥俄州立大学的Ｓ ａ ｎ ｇ ． Ｈ ｏＢ ａ ｅｋ 利用Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ 技术对苏兹贝格和南极洲西部进行了Ｄ Ｅ Ｍ 生成并对海潮监测进行了建模‘１０１。随着Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ 技术的不断成熟， 合成孔径雷达差分干涉测量（ Ｄ ｉｆ ｆ ｅｒｅｎ ｔ． Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ简称Ｄ ． Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ ）技术也得到了广泛的应用。
Ｄ ． Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ 技术主要用于监测由于煤、石油、 天然气开采、 地下水抽取、 火山爆发和地震造成的地表形变等。自欧空局发射Ｅ Ｒ Ｓ 卫星以来， 由于Ｓ Ａ Ｒ 影像数据的广泛应用， 为内外对卫星的研究不断深入， 自Ｅ Ｒ Ｓ 卫星之后， 一些国家也相继发射了不同的Ｓ Ａ Ｒ 卫星系统， 各卫星的资料如表１． １所示。
随着Ｓ Ａ Ｒ 数据源的不断丰富， 国内外对Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ技术的研究也不断深入， 目前Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ 技术已广泛应用于许多不同的领域， 如图１． １所示。２
长安大学硕士学位论文表１． １国际上已有的星载Ｓ Ａ Ｒ 系统Ｔ ｅ ｒ ｒ ａ Ｓ Ａ Ｒ － ＸＡ Ｌ Ｏ Ｓｃ ｏ Ｓ Ｍ Ｏ星载Ｓ Ａ ＲＥ Ｒ Ｓ ． １， ２ＪＥ Ｒ ｓ． １Ｒ Ａ Ｄ ＾Ｒ Ｓ Ａ ｌ二ｌ／２日ｑ Ｖ Ｉｓ＾＝ ｒ． １（ ｔｔ国１（ 日本）Ｓ ｋ ｙ ｍ ｅ ｄ系统（ 欧空局）（ 日本）（ 加拿大）（ 欧空局）（ 意大利）ｌ：
１９９１． ２０００ｌ：
１９９５．运行时间１９ ９ ２－ １９ ９ ８２００２．２∞７２ ０ ０ ６２∞７２：
１９９５．２：
２００７．轨道高度７ ９ ０５６ ８７ ９ ０咖５１４６ ９ １６ ２ ０（ ｋ ｍ ）波段Ｘ 波段Ｃ 波段（ ５． ６）
Ｌ 波段（ ２３． ５）
Ｃ 波段（ ５． ６）Ｃ 波段（ ５． ６）Ｘ 波段（ ２． ８）Ｌ 波段（ ２３． ５）（ 波长啪）（ ３． Ｉ）极化方式Ｖ ＶＨ ＨＨ Ｈ衄ⅣＶＨ Ｈ ， Ｖ ＶＨ Ｈ ， 、 ｒ ＶＨ Ｈ ⅣＶ侧视角（ ・）２ ３３８２ ３ － ６ ５ｌＳ ４ ５２ ０ － ５５３． ５０ ８１９７ ． ４５． ５重复周期３，３５４ ４２４３５１１４ ６１６（ 天）地面分２５２５３． ３０２５． １００１． １６７ － ｌ∞１． １∞辨率（ ｍ ）影像幅ｌ∞８ ０５０ － ５０ ０１０ ０ － ４ ０ ５１５． １００３０ － ３５０１５硼宽（ １∞）多侧视多极多侧视多极备注多侧视角多侧视多极化多侧视多极化化化
第一章绪论图１． １Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ 应用领域近十几年来， 合成孔径雷达在理论和应用方面有了很大的发展， 许多星载雷达系统发射成功并获得了大量的干涉雷达图像， 其中应用最普遍的是由Ｅ Ｒ Ｓ ． １／２获取的干涉雷达图像。
经过十几来年的发展， 干涉雷达技术已经在地质、 地震、水文、 测绘、 海洋冰川运动、 地面沉降、 环境、 火山观测等领域得到了成功的应用， 并取得了一系列良好的研究和应用成果。在我国， 由于缺乏数据源， 对Ｓ Ａ Ｒ 的研究起步较晚。
到目前为止， 对Ｓ Ａ Ｒ的研究主要侧重于机载Ｓ Ａ Ｒ 目标定位、 Ｄ Ｅ Ｍ 提取和形变监测等研究。
２０ ０ １年，国家地震局的单新建等利用Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ 技术提取了不同地形区域的Ｄ Ｅ Ｍ ， 并进行了分析， 其中主要研究了相关性对高程误差的影响【ｌｌ】
。
２００５年， 刘国祥教授以台湾西部作为典型的实验区， 基于Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ 技术， 使用欧洲空间局卫星Ｅ Ｒ Ｓ ． １／２所获取的多幅Ｓ Ａ Ｒ 影像进行地表三维重建和地震同震形变探测， 并与Ｇ Ｐ Ｓ 观测数据对比， 分析干涉结果的精度１１２】
。
西安测绘研究所李晶、 中国测绘科学研究院的刘玉贤、 张永红等先后进行了星载Ｓ Ａ Ｒ 的几何精纠正研究。
２００７ 年， 季灵运、王庆良等人采用Ｄ ｏ ｒｉｓ软件生成了南昆仑地区的Ｄ Ｅ Ｍ ｆ ｌ３】
。
２００８年， 长安大学的杨成生、 马静等利用Ｅ Ｒ Ｓ 数据开展了西安地区的Ｄ Ｅ Ｍ 生成的研究工作， 并且取得了较高精度的结果。近十年内， Ｄ ． Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ 技术在形变监测方面也得到了广泛的应用。
长安大学张勤教授等从２０ ０ ６年开始对汾渭盆地（ 西安、 太原、 大同、 运城、 临汾、 介休、４
长安大学硕士学位论文平遥等）地面沉降、 地裂缝、 煤矿塌陷等进行了研究， 并用结果对形变特征值进行反演， 取得了很好的成果。
西南交通大学的刘国祥教授等开展了上海地区、 香港机场等的地面沉降。
武汉大学的李陶等对天津地区的地面沉降进行了大量研究。
中科院遥感所的王超研究员等开展了长三角洲地区的沉降研究工作。１． ３Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ 在Ｄ Ｅ Ｍ 获取中存在问题由于用Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ 技术具有获得图像历时短、 高精度并且能测得困难区域等优势， 近几十年来， Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ 在Ｄ Ｅ Ｍ 生成的过程中越发成为一种重要的技术。
然而，虽然用Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ 生成Ｄ Ｅ Ｍ 为人类的生产应用带来了很大的便利， 但在实际生成的过程中， 由于自然条件和技术等因素， 会对最后的生成精度造成影响。
例如， 卫星轨道状态矢量参数误差、 影像配准过程中的误差、 基线估计误差、 相位解缠过程中的误差、 去除平地效应所引起的误差以及影像获取过程中由于设备原因所引起的热噪声和大气层， 特别是对流层所引起的大气相位延迟等都会影响到所生成的Ｄ Ｅ Ｍ 的精度。
对此， 国内外很多学者针对其中的一些环节， 分别提出了一些新的算法或改进的算法并且取得了一定的成效。
基于该问题， 本文也进行了一定的研究和试验并在下面的章节中进行了讨论。
但是由于Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ 生成Ｄ Ｅ Ｍ 的过程中导致误差生成的环节和因素比较复杂， 若要达到该技术广泛应用， 还需要一定的时间。１． ４ 本文的意义和研究内容１． ４． １意义我国地域辽阔， 地形复杂多样， 平原、 高原、 山地、 丘陵、 盆地五种地形齐备， 某些地区如高山区、 热带雨林、 沙漠区等获得高精度的Ｄ Ｅ Ｍ 比较困难。目前， 我国基础地理信息系统数字高程模型数据库有１：
１００万、 ｌ：
２５万、 ｌ：
５万以及局部ｌ：
１万的Ｄ Ｅ Ｍ 数据， 而只有比例尺小于１：
２５万的数据是公开的， 高精度的Ｄ Ｅ Ｍ 数据价格昂贵。
而且， 困难区域的Ｄ Ｅ Ｍ 很难获取。
因而， 利用合成孔径干涉测量生成Ｄ Ｅ Ｍ 来获取地表信息就起着重要的作用。Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ 技术的一个主要领域是生成高精度Ｄ Ｅ Ｍ ， 相关研究表明， 利用雷达干涉测量技术生成Ｄ Ｅ Ｍ 受到多种因素的影响， 其中包括轨道参数、 基线估计、５
第一章绪论大气效应以及雷达图像的不定性因素等。
因而对基于Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ 技术生成Ｄ Ｅ Ｍ ‘的误差进行分析具有现实意义。１． ４． ２内容本文的具体章节安排如下：第一章简单介绍了Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ 技术， 并对该技术在国内外的发展及应用现状做了介绍， 最后对用Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ 技术生成Ｄ Ｅ Ｍ 的问题进行了论述。第二章主要对Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ 的基本原理和Ｄ Ｅ Ｍ 生成的处理流程进行介绍。
最后，分析了影响Ｄ Ｅ Ｍ 精度的误差因素。第三章首先介绍了两种轨道拟合的方法， 并对国际上常用的两种轨道数据（ Ｅ Ｓ Ｏ Ｃ 、 Ｄ ． Ｐ Ａ Ｆ ）精度进行了比较分析， 最后分析了不同的轨道数据对Ｄ Ｅ Ｍ 生成精度的影响并进行了误差分析。第四章首先介绍了基线估计的基本原理， 并对基线误差传播进行了分析，接着讨论了基线估计的各种方法， 最后利用西安地区的Ｅ Ｒ Ｓ 数据对几种基线组合的方法进行了比较分析。第五章对本文的研究内容进行了总结， 并对Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ 生成Ｄ Ｅ Ｍ 存在的问题以及今后的发展方向提出了看法。６
长安大学硕士学位论文第二章基于Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ 技术生成Ｄ Ｅ Ｍ 的原理及误差分析Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ 是利用雷达主动发射的信号经地表反射后所得到的回波信号， 然后经过对该回波信号的回波进行处理而得到地面高程信息的一种技术。
Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ 技术的数据源获取一般有两种方式：
一种是在同一次飞行的时候在平台上装两个天线，这样， 两幅影像的轨道是完全平行的； 另一种是装有单天线的平台在两个近似平行的轨道上飞行获取的两幅影像来进行干涉。
这些将在章节２． １中介绍。
获取利用该干涉技术获取地表高程信息是一个复杂的过程。
本章主要介绍了利用Ｉｎ Ｓ Ａ Ｒ技术获得地面高程的原理和该技术所生成的高程的误差构成及误差源分析。２． １干涉飞行模式根据两幅影像成像时的相对位置的关系的不同， 可以将平台的飞行模式分成以下三种：ｌ、 单轨双天线横向模式（ Ｃ ｒｏ ｓｓ． ｔｒａ ｃｋＩｎ ｔｅｒｆ ｅｒｏ ｍ ｅｔｒｙ ，Ｘ Ｔ Ｉ）。
在该模式中， 将两幅天线安装在同一传感器平台上（ 飞行方向垂直于基线方向）， 这样， 干涉影像对通过一次飞行便可获得。
由于两天线的成像时间很接近， 两次成像期间受地表影响几乎没有差异， 另外， 由于该模式对地表各种地形变化反应灵敏， 所以非常适合用来生成数字高程模型（ Ｄ Ｅ Ｍ ）和其他一些相关的测图应用。
但是， 由于平台倾斜度的影响， 在地形倾斜的区域， 对生成Ｄ Ｅ Ｍ 的精度影响较大。２、 单轨道双天线纵向模式（ Ａ ｌｏ ｎ ｇ ． ｔｒａ ｃｋＩｍ ｅｒｆ ｅｒｏ ｍ ｅｔｒｙ ，Ａ Ｔ Ｉ）， 该模式与上一种模式一样都是将两幅天线安装在同一遥感平台上， 但基线的方向是平行于平台飞行方向的， 所以该模式对沿着平台飞行方向上的位移比较敏感。
该模式较多的应用于海上作业， 例如海潮变化的监测建模， 海洋中军事目标的监视以及冰川地区冰川融化与运动变化的监测。３、 重复轨道单天线模式（ Ｒ ｅｐ ｅａ ｔ． ｔｒａ ｃｋＩｎ ｔｅｒｆ ｅｒｏ ｍ ｅｔｒｙ ， Ｒ Ｔ Ｉ）。
在该模式中，通过安装在遥感平台上的单天线在不同的轨道、 不同的时间对同一地区所生成的图像来获取干涉对。
由于时间的差异和轨道的不...