INSAR在变形监测中的应用

InSAR监测变形技术
差分干涉测量技术是应用重复轨道的方式，在不同 的时间获取同一地区雷达影像，利用此两幅影像进行差 分干涉，可获得此地区于该时段地表及卫星间的距离变 化所造成的雷达波相位差，这种相位差以干涉条纹的形 式呈现，构成上包含地形引起的相位差，影像获取期间 形变引起的相位差，对流层延迟误差，轨道误差等。
InSAR技术应用于地面沉降监测的国内外经验
InSAR技术的应用主要体现在以下几个方面： ①大规模的数字高程模型(DEM)的建立和地形制图； ②地球表面形变场的探测，包括地震位移测量、火
山运动监测、冰川漂移、地表沉降与山体滑坡等 引起的地表位移监测； ③森林调查与制图； ④海洋测绘以及土地利用与分类等。
（1）选取基线距为零的干涉图像对，无须考虑地形影响， 即可 获得地表形变量；
（2）应用外部因素来消除地形因素的效果，来获得地表形 变量。外部因素主要是DEM数据
（3）利用第三幅合成孔径雷达图像，采用干涉的方法，来 消除地形影响，获得干涉形变量
（4）利用四幅SAR图像，采用地表形变前后两两干涉的方 法来消除地形影响，获得干涉形变量
该图表示距离向平面图，所有角度按 逆时针方向定义
对于地形对，基线的垂直与水平分量分别为:
干涉相位是
改正到椭球面有：
对于形变对，假设在雷达视线方向(距离)形变量为△r，可表达为 为形变△r引起的相位
形变对的干涉相位为：
根据上述所示的D-InSAR几何，我们不难导出形变△r引起的
这是利用3幅单视复图像数据提取地形变量的一个非常重要的 公式，通过两幅干涉图垂直基线之比，便能提取地形变干涉条 纹，无需解算θ值。要注意前提是地形无任何形变。
又有水平方向位移的形变，视线方向上的形变 量将如何转换还是需要进进一步研究的。
InSAR技术虽然具有很高的空间分辨率,星载SAR已达 到约20米,但是雷达卫星因其固有的运行周期,所以时间 分辨率还满足不了要求。另外大气参数的变化,卫星轨 道误差等问题单纯依靠InSAR数据本身难以解决,必须 加人其它的辅助数据和必要的技术手段来加以改善。
就现阶段来讲基线距为零的干涉图像对很少，所以： 方法一很难实现； 方法二即所谓的两通或者两轨法干涉测量，由于其少用一景 SAR图像，在InSAR数据源相对匮乏的今天来讲，该方法经济 上具有很大优势，目前已有研究成果表明,两轨法干涉测量所 得测量结果在整体上与三轨干涉基本一致，因此两轨法精度 上是可行； 方法三又称三通或三轨法干涉测量，是标准差分干涉测量方 式； 方法四即四通差分干涉测量，精度上更可靠，但适合干涉的 SAR数据选取更加困难，经济上也不是很合理。
已经发射的星载合成孔径雷达
SAR干涉基本原理
InSAR监测变形的基本原理
地面点P位于椭球面高度h, P0 为P在椭球面的Leabharlann Baidu影(即 h=0)，相应的侧视角为θ0；。
假设1与2这对影像地面无任何 形变，无大气影响，无任何误 差，称之为地形对(topo-pair)； 而1与3之间存在地形变，称之 为形变对(defo-pair)。
InSAR英文全称为Interferometric SyntheticAperture Radar,InSAR， 中文含义为“合成孔径雷达干涉技术”，是一种使用微波探测 地表目标的主动式成像传感器。 研究表明：其能够生成大规模的数字高程模型(DEM)，InSAR用 于差分模式(D-InSAR)能以cm级甚至毫米级精度在大的时间与空 间尺度上探测到地球表面位移，并已应用于地震与火山研究、 冰川运动监测、地球构造运动研究、地面沉降监测等领域。
InSAR技术的优劣性
优势： (1)覆盖范围大,方便迅速: (2)成本低,不需要建立监测网; (3)空间分辨率高,可以获得某一地区连续的地表形变信息; (4)可以监测或识别出潜在或未知的地面形变信息: (5)全天候,不受云层及昼夜影响。
局限性
地震、火山等引起的地表形变不只是垂直方向 上的位移，也包含有水平方向上的位移。只有 单一的垂直方向的位移的时候，我们可以根据 目标与雷达的几何关系将视线方向上的形变量 转换成垂直方向的位移。而既有垂直方向位移，
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。
20世纪70年代后期，空间影像雷达 在遥感中开始扮演重要角色。
合成孔径雷达(SAR) 由 于空间影像雷达使用微波信 号(厘米至分米波段)很少受 气象条件及是否有太阳照射 影响，可以在任何时候获取 全球表面信息，因此非常适 用于地表面监测工作。侧视 成像、脉冲压缩技术及合成 孔径技术的综合应用，可以 保证空间影像雷达获得几米 到几十米精度的地面几何分 辨率。
国内外InSAR技术用于城市地表沉降监测的实践表 明：
InSAR技术具有大面积、连续、快速、准确的优势。城 市地面覆盖植被较少，城市用地变化较少，干涉测量 在城市区域往往表现出较高相干性；且InSAR监测可得 到一定面积空间的平均变化值，而传统方法只能得到 点或线的差异。这些特点说明InSAR技术特别适合城市 环境地面沉降监测。
D-InSAR基本原理
合成孔径雷达干涉测量的相位贡献，主要来自于地形 相位、形变相位、平球相位和大气延迟相位。如果想要 获取地表形变信息，则必须要消除区域地形相位、平球 相位和大气延迟的相位信息。平球相位可通过卫星轨道 和地球椭球严密的几何关系来形成严整的几何算法，大 气延迟相位贡献份额是最少的，规律尚且不明显，有专 门研究。现阶段，消除区域地形相位方法有四种：