【遥感专题系列】微波遥感(四、合成孔径雷达干涉测量(insar)基础)绿环工程G.EC欢迎您

发布时间 : 2020/09/14 21:29

insar基本原理

合成孔径雷达干预丈量(Interferometric Synthetic Aperture Radar, InSAR)技能在数字高程模型(Digital Elevation Model, DEM)重修!和地表形变监测等方面具有快速、高精度、全天时、全天候、大地区等突出优势,己成为最具潜力的对地观察新技能之一。本文将简单介绍以下内容。

本文重要内容包括:

1.InSAR基本原理

InSAR获取DEM的基本原理是通过雷达天线观察来获取同一地域具有肯定视角差的两幅具有相关性的单视复数图像,并由其干预相位信息获取地表的高程信息,从而重修地面的DEM。设雷达天线中心A1的高程为H地面点P的高程为h;天线中心A1对目的点P成像时的侧视角为

;两天线中心之间的间隔(基线长度)为B;基线与程度方向的夹角为

;R,R分别为雷完成像时两天线中心到目的点P的斜距。干预丈量的本质在于由于两次回波信号的高度相关性,信号的流传路径差可以由它们之间的相位差得到。

InSAR几何布局

2.InSAR重要参数 2.1干预相位

在InSAR技能中,干预相位指两幅复数影像准确配准后对应像素值共轭相乘得到的复数幅角值。

2.2空间基线

星载重复轨道SAR系统中,天线的相对位置向量B被叫做空间基线,

是基线在视线斜距向方向的分量,称为平行基线;

是基线在垂直视线方向的分量,称为垂直基线

垂直基线宁静行基线

2.3平地效应相位

假设地面为一平面,根据干预丈量的基本原理,它也会造成间隔差,并产生相应的干预条纹,这部分干预相位叫做平地效应相位。

2.4高程含糊度

垂直基线的长度决定干预丈量系统在其天生的干预图中相位相对高程的敏感程度。垂直基线越长,

相位变革对应的高程变革越小,相位对高程的敏感程度越高;垂直基线越短,

相位变革对应的高程变革越大,相位对高程的敏感程度越低。

2.5相关性

相关性反应信号间的相似程度。

3.InSAR处置流程

InSAR获取DEM技能的工作流程如图所示,重要包括主辅图像配准、干预图天生、去平地效应、干预图滤波、相位解缠、基线预计、高程反演与地理编码等。

(1)主辅图像配准。主辅图像配准是干预处置最底子的一步,配准精度的崎岖直接关系到干预图的质量,为了得到高质量的干预图,必须对主辅图像进行子像元级的配准处置以获取可靠的干预相位。其配准方法重要包括相关系数法、相关系数法、最大干预频谱法、相位差影像均匀颠簸函数法、最小二乘法等。

(2)干预图天生。盘算出配准参数模型后,对主、辅图像的复数值进行重采样,并将主、辅图像相应像元的复数值进行共扼相乘,盘算干预图。此时得到的干预相位为主辅影像对同一目的间隔差的直接表现,此中包含地球椭球、高程、形变造成的相位差、大气延时偏差和种种噪声偏差。

(3)去平地效应。平展地域的干预相位随间隔和方位的变革而有规律的变革,称之为平地效应。为了降低干预图的条纹频率,减小干预图滤波和相位解缠的难度,可进行平地效应去除工作。

(4)干预图滤波。由于地面散射特性变革、配准偏差、系统热噪声等因素的影响,干预图中存在大量相位噪声,影响了干预图质量,增长了相位解缠难度。为了淘汰干预图中的相位噪声,降低相位解缠的难度,需要对干预图进行有用的滤波处置。

(5)相位解缠。由于干预图中的相位值为干预相位的主值,为了使用干预图获取地面的高程信息,必须对其进行相位解缠处置,确定各像元之间的真实干预相位差。

(6)基线预计与干预参数定标。为了使用解缠后的干预相位盘算出相应地面点的高程信息,需要进行基线参数预计。

(7)高程盘算与地理编码。通过相位解缠,可以得到像素之间真实的相对相位关系,从InSAR几何原理,进行高程反演。盘算得到每个像素对应的地表几何信息后,还需要把数据从影像坐标系转换到统一的地理坐标系下。

文章出处: http://blog.sina.com.cn/s/blog_764b1e9d0102xm57.html
合成孔径雷达干预技能

比年来航太科技快速发展,地表变形监测也进入了太空年代, 此中又以能全天候、大范畴快速面状监测的「合成孔径雷达干预量测技能」!( Synthetic Aperture Radar Interferometry, InSAR)最受注目,其原理说明如图一。

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)属微波成像雷达,透过合成孔径原理提高影像的平面剖析力以得到高剖析度影像。 InSAR技能的基本量测原理系借由卫星运行轨道的重复性及固定性,将相同地区内,两组或多组差别时间获取的SAR影像资料进行精准的几何校正, 再经过干预演算、分析所发展出的大地丈量技能,其量测精度可达公厘品级,现在已广泛应用于地表变形丈量及地形测绘等地球环境监测相关范畴之中。

本公司拥有相关技能应用与资料分析的丰富履历, 图二为本公司使用InSAR量测技能分析浊水溪冲积扇之!时间序列变形图及年均匀变形速率图。由图中表现该地域自2006至2008年间连续产生地层下陷行为。

图一 合成孔径雷达干预量测技能(InSAR)原理说明图

图二 本公司InSAR专业技能分析结果图

【作者】 刘国祥 ;

【Author】 LIU Guo-xiang (Dept. of Surveying Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031,China)

【机构】 西南交通大学丈量工程系 四川成都 ; 610031 ;

【摘要】 作为InSAR系列讲座的第三篇,本文首先介绍干预相位信号及InSAR测高与探测形变的基本原理。最后比较并讨论其在地表高程和形变丈量中的敏感程度。 更多 还原

【Abstract】 As the third part of the tutorial, the paper will introduce the interferometric phase signature and the basic principles of synthetic aperture radar interferometry (InSAR) when applied to measure topography and ground deformation. The sensitivities of InSAR to topography and displacement have also been compared and discussed. 更多 还原

【基金】 国度自然科学基金项目标资助 (答应号 :40 3 740 0 3 )

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