[發(fā)明專利]一種提高星載雙站差分InSAR提取形變精度的方法

有效

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• 申請日: 2017-03-27
• 公開（公告）號: CN107037428B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發(fā)明（設計）人: 劉廣;張露;閆世勇
• 申請（專利權）人: 中國科學院遙感與數(shù)字地球研究所
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 北京億騰知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11309
• 代理人: 陳霽

本發(fā)明公開了一種提高星載雙站差分InSAR提取形變精度的方法，本發(fā)明針對現(xiàn)有的星載雙站差分InSAR形變監(jiān)測沒有對應相位模型的問題，建立了星載雙站差分InSAR相位模型，并在此基礎上建立了利用星載雙站差分干涉相位獲得地表高程向形變的方法。本發(fā)明相對于現(xiàn)有的星載雙站差分InSAR的優(yōu)勢在于：通過星載雙站差分InSAR相位模型得到空變的星載雙站差分InSAR相位與地表形變之間的變換因子，提高了形變區(qū)域形變量估計的準確度。本發(fā)明監(jiān)測效率高、實施方便、結(jié)果直觀明了，在冰川變化、礦區(qū)沉降等大面積形變區(qū)域的地表形變監(jiān)測應用領域具有實用價值和廣闊的應用前景。

技術領域

本發(fā)明屬于合成孔徑雷達干涉應用技術領域，涉及一種提高星載雙站差分InSAR提取形變精度的方法。

背景技術

地球表層是各個圈層及宇宙空間的界面，受自然因素或人為因素作用，造成的地表高程變化或者發(fā)生位移的現(xiàn)象稱為地表形變，地表形變量超出一定界限會演變成地質(zhì)災害，對人類生命和財產(chǎn)安全帶來嚴重損失。認識地表形變規(guī)律是預防和減輕自然災害重要基礎，也是地球動力學模型的關鍵約束，因此地表形變監(jiān)測具有重要的科學價值和現(xiàn)實意義。

傳統(tǒng)的地表形變測量手段包括水準測量、GPS測量、激光雷達測量等地面測量手段，這些手段可以獲得高精度的地表形變信息，但是覆蓋區(qū)域小，消耗大量人力和物力，只能開展小范圍的地表變化的監(jiān)測。基于衛(wèi)星的地表形變測量技術可以實現(xiàn)大區(qū)域的地表形變的監(jiān)測，目前主要有兩種方法，一種是通過對衛(wèi)星不同時間獲得的地表高程進行相減得到地表的形變信息，另外一種是使用SAR差分干涉測量技術利用相位信息獲得地表的形變信息。這兩種方法都得到了廣泛的應用，尤其是SAR傳感器可以全天時、全天候的工作，在氣象條件復雜的地區(qū)可以有效提取大區(qū)域地表的形變信息。

TanDEM-X/TerraSAR-X雙站雷達是德國宇航局2010年發(fā)射的新型雷達系統(tǒng)，也是世界上首個星載雙站雷達系統(tǒng)，其特點是可以同時獲得地面的兩幅雷達影像。Neckel等人于2013年在期刊《Cryosphere》第7期發(fā)表“Recent mass balance of the Purogangri IceCap,central Tibetan Plateau,by means of differential X-band SARinterferometry”一文，提出可以通過星載雙站差分InSAR方法來獲得區(qū)域的形變信息的概念，這種處理方法只需要對外部地形相位進行一次減法運算，相對于利用TanDEM-X/TerraSAR-X雙站雷達數(shù)據(jù)得到的數(shù)字地表高程減去早期獲得的數(shù)字地表高程的方法，降低了高程相位的變化梯度變化帶來的解纏誤差，并且如果差分干涉相位位于一個相位周期內(nèi)時可以不需要解纏，大大簡化了處理的復雜度。但是該方法沒有涉及到雙站差分InSAR的相位模型，并且其認為形變相位只與高程變化有關，這個對于單站SAR的重復軌道差分干涉而言：φ_dint(i，j)＝-4πΔr(i，j)/λ，假設是成立的。但對于星載雙站差分InSAR而言，其差分干涉相位不僅與高程變化相關，而且與電磁波入射角度有關。對于星載雙站InSAR差分處理而言需要建立有效的星載雙站InSAR差分相位模型和空變的星載雙站InSAR差分相位與地表形變之間變換因子提高形變估計的準確程度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要解決的技術問題是針對星載雙站差分InSAR提取形變信息方法存在的上述不足，建立了星載雙站差分InSAR相位模型，基于此得到空變的雙站差分InSAR相位與地表形變之間的變換因子，提供一種提高星載雙站差分InSAR提取形變精度的方法，從而實現(xiàn)對地表形變的準確監(jiān)測。

本發(fā)明通過以下步驟實現(xiàn)：

步驟一、基于星載雙站SAR數(shù)據(jù)和外部地形，利用常規(guī)的干涉處理技術獲得雙站差分InSAR的差分干涉相位。