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PSInSAR技术

在地表形变监测中的应用探讨

摘要利用InSAR技术监测地表形变,是目前国际上遥感领域发展较前沿的研究课

:

题,而PSInSAR技术是InSAR技术的改进和提高。分析了制约InSAR技术监测地表

,,

形变的因素介绍了PSInSAR的基本原理和数据处理的关键技术结合国内外PS

InSAR的应用现状展望了发展前景。

；

关键词:PSInSAR;地表形变监测

1引言

（，

利用星载雷达进行差分干涉测量InSAR）来监测地面地表形变是目前国际上

遥感领域发展较前沿的研究课题。它可以监测地球表面厘米级甚至毫米级的形变[1],

如地震形变、地面沉降、火山运动、冰川漂移以及山体滑坡等。但雷达干涉测量技术

受到多种条件的制约,例如基线几何去相关导致很多图像不能用于干涉测量、大气折

射使得很多干涉图受到影响,有时,这些误差会严重污染形变信息,使得形变监测变得

困难和不准确。意大利人Ferretti在研究同一地区的多幅干涉图时发现,在城市和岩

石裸露的干燥地区存在大量稳定且亮度很高的反射

，（（

点称为永久散射体PermanentScatterers,PS）由于这些反射点一般而言小于

一个像元）保持着良好的相位信息和幅度信息,可以通过监测这些离散点相位的变化

来获取形变信息,这种方法很好地克服了时间去相干和大气信号对地表形变提取的

，

影响[2]。本文分析了InSAR技术监测地表形变存在的问题介绍了PS方法的基本

原理和数据处理的关键技术,通过对国内外试验研究分析,证明即使周围地区的相关

性不好,甚至生成单个干涉图时没有明显条纹,在PS上也能得到可靠的的数字高程

模型,并监测毫米级的地表形变。

2InSAR技术监测地表形变存在的问题

InSAR技术的核心是利用相位观测值获取目标的几何特征及变化信息。干涉纹图

中任一像元的相位表示的是雷达与该像元间距离的变化和该目标的散射相位变化之

和。若两次观测期间散射相位保持稳定,则干涉相位反映的是两次观测期间目标与雷

达间距离的变化,其中包含地形信息,地表形变以及大气活动引起的相位延迟。因

此,可以根据各分量对干涉相位“贡献”的大小,分别解算出地形信息、两次观测期

间目标沿雷达视线方向的变化量以及大气延迟量等[3]。由于干

涉相位对微小形变极其敏感,毫米级的形变在干涉相位中都会有所反映。因而,利用

重复轨道观测获取的干涉相位,通过差分处理去除两次观测相位中的共有量(平地效

应、地形相位和大气延迟等),可以得到形变相位,进而反算形变量。这就是差分干涉

(

。

测量D-lnSAR)监测地表形变的基本原理［4］制约InSAR技术监测地表形变的因

素主要来自两个方面。

2.1失相干

InSAR测量是根据干涉相位进行的,即由相位差求解变化量。对于干涉处理而

言,一个重要的前提是存在相干性,即两景影像信号的相似性或相关性。准确获取干涉

相位需满足相干条件失相干条件下难以获取真实的干涉相位。失相干可以分为3类

［5］,即:(1)空间失相干;(2)时间失相干;(3)目标的非相干移动。雷达两次观测同一

目标时空间基线过长,则雷达观测视线张角增大,引起雷达回波信号数据谱和目标谱

的偏移,当偏移量达到一定程度时,则完全失相干,这时的空间基线称为临界基线。

受临界基线的限制,只有部分垂直基线小于临界基线的干涉像对才可以进行干涉处

理。与空间失相干相比,时间失相干主要是由于