地基合成孔径雷达干涉测量技术及其应用

１ ） Ｇ Ｂ Ｉ ｎ Ｓ ＡＲ影 像配 准 。影像 配 准是 Ｇ Ｂ Ｉ ｎ Ｓ Ａ Ｒ
形 变测 量 的关 键 步骤 之 一 ， 是 将 ２景 影 像 中代 表 相 同地 物 的像元 匹 配到 同一 位置 。影 像 配准 的步 骤 主
无 需进 行 影像 配准 。但 对 于长 距离 观测 并 且观 测 时
式 中：
一 尺 ］ ，
（ ２ ）
２次扫 描期 间垂 直 移动 传感 器 的位 置 可 以产 生 空 间基 线 ， 由于存 在 时 问基 线 ， 这 样 时 间 基 线 相关分 量 仍是 方程 的一部 分 。采用 ２个 具 有一 定 距 离 的垂 向分 布 的天 线 同 时 接 收信 号 ， 可 以大 大 简 化 方程 的计 算 ， 然后 估 计 函数 模 型 中 的时 问 基 线 相 关
间较长 的情况 ， 由于 某 些 影像 获 取 期 间 大 气 的 变 化
使 得影 像 发生 畸变 ， 因 此 部 分 影像 也 应 进 行 校 正 补
。
要 分 为影 像 匹 配 、 仿 射 变 换 和 影 像 重 采 样 等 ３步 。 如 果影 像 问 的像元 位 置没 有 发 生 较 大 变 动 ， 一 般 来 说， 配 准 过程 能够 高度 自动 化 完 成 。地 基 雷 达对 同
量 处 理主 要流 程如 图 ２所示 （ 据文 献 ［ ２ ］ 修改） 。
图 ２ 地基 Ｉ ｎ Ｓ Ａ Ｒ 形变测量数据处理流 程 （ 据文献 ［ ２ ］ 修改）
Ｆ ｉ ｇ ． ２ Ｄｉ ｓ ｐ ｌ ａ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｌ ｆ ｏ ｗ ｏ ｆ ＧＢ Ｉ ｎ Ｓ ＡＲ
消除 。
国科 学 院 电子 学 研 究 所 ， 中 国） 和超宽带轨道 Ｓ Ａ Ｒ 系统 ¨ （ 国防科 技 大学 ， 中国） 。其 中 ， Ｇ Ｐ Ｒ Ｉ 便携 式
分量 抵 。 和
￣ ｄ ｉ ｓ ｐ 可 以写 为
和尺 分 别 为第 １次 和第 ２次 测 量 距 离 ；
之 间 的距 离 （ 空间基线 ） ；
Ａ为波 长 ；ｂ为 ， 和
ｈ为 目标点 的高程 。假定 （ ｂ ／ Ｒ）＜ ＜１ ， 且 Ｒ 一Ｒ ＜ ＜ 尺 ， 式（ ２ ） 可 近似 简化 为
可写成
ｔ 。 ｐ 。＝ △ ２ ｌ 一 ｄ ｉ ｓ ｐ一 ａ ｔ 一 。 ｉ ＋２ 订 凡。 （ ６ ）
位 与地 形 的关 系可 以表 示为
２ ＝ Ｒ１＋ △ ２ １ ４
、
＂ ｒ ｒ
，
（ １ ）
根据 图 １中的几 何关 系 ， 式（ １ ） 可 以写 为
ａ ： （ ＾ Ｒ 一 Ｒ 。 ） ： 竽 几
ｈ ＝一 Ａ Ｒ １
。
对于地基 雷达形 变监测 ， 假 定 空 间 基 线 为 ０，
△ ： 。 （ ３ ）
ｄ ｉ ｓ ＝Ａ‘ Ｐ ２ １ 一 ｔ ｍ一 ０ ｉ ８ 。 ＋ ２ 竹 ｎ。
（ ７ ）
如果 位 于 Ｍ＇ ２ 位置 ， 空 间基 线 ｂ 不 在 垂 直方 向上 ， 而 产生 了基 线夹 角 ， 那 么需 要 进 行 进 一 步校
分， 即
△ ２ ｌ＝ ｔ 。 ｐ ０＋ ｄ ｉ ｓ ｐ＋ ｔ ＋ 。 ｉ 。一２ ｗ ｎ， （ ５ ）
— —
２ 常规 Ｇ Ｂ Ｉ ｎ Ｓ Ａ Ｒ 形 变 测 量 处 理 流 程
Ｇ Ｂ Ｉ ｎ Ｓ Ａ Ｒ形 变 测 量 数 据 处 理 与 星 载 Ｉ ｎ Ｓ Ａ Ｒ类 似， 但 其处 理 流程 相对 更 为复 杂 。Ｇ Ｂ Ｉ ｎ Ｓ ＡＲ形 变 测
一
２ ） Ｇ Ｂ wk.baidu.comＩ ｎ Ｓ Ａ Ｒ干 涉 图和 相 干 图 生 成 。将 配 准 后
的干涉 像 对 共 轭 相 乘 得 到 干 涉 图 ｚ ｚ ， 并 根 据 式
（ ８ ） 计算 得 到相应 的相 干 图 ， 即
目标 区域进 行 重 复 观测 时 ， 由于 观 测平 台 的微 小
Ｔ Ｉ＝
（ ８ ）
第 １ 期
刘 斌， 等： 地基合成孔 径雷达干涉测量技术及其应用
由于 连 续 模 式 观 测 的 空 间基 线 为 ０， 因此 无 需 进 行 地 形 相位 补偿 ； 非 连续 模式 观测 的空 间基线 不为 ０ ， 引入 额外 的地 形相 位 时需要 将 干涉 图 中的地 形相 位
正， 即
假设 采样 时 间 间 隔 为 Ａｔ ， 为 了避 免 相 位 模 糊 ， 目标
点 的线 性形 变 速率 必 须满 足 ＜
。
ｈ＝ｈ ｃ ｏ ｓ ｉ＋ ｆ
一ｈ ２ ｓ ｉ ｎ ｉ ， ｆ
（ ４ ）
式 中 ｈ为校 正后 的高程估 计 量 。 按 照基线 的类 型 ， 干 涉相 位 △ ： 主要 分 为 ４部
国
土
资
源
遥
感
２次观测过程中雷达传感器 的位置发生变化 （ ＿ ） ， 将 ２次观 测获 得 的 复数 影 像 共 轭 相 乘 ， 那 么得 到 的
干涉 相位 中就会 包含 观测 区域 的地形 相位 。观测相
式 中： ￣ ｔ ｏ ｐ ｏ 为空 问 基线 引起 的地 形相 位 ；ｑ ￣ Ｏ ｄ ｉ ｓ ｐ 和 为形 变 和 大气影 响产生 的时 间 相位 变 化 ； 。 ｉ 。 为 噪 声； 为整 周模 糊 数 。式 （ ５ ） 左 侧 为 观测 干 涉 相 位 ， 而右侧 含 有 未 知 参 数 。为 了求 解 地 形 相 位 ， 式（ ５ ）
偏移 会使 地基 雷 达观 测轨 道 和观测 视 角发 生微 小 改
变， 造成 影像 在距 离 向和 方 位 向发 生 一 定 的 错 位 和 扭 曲， 因此 ， 非 连续模 式 观测 必须 进行 影像 配 准 。而
连续 模 式观 测 时 由于轨 道 固定不 动 ， Ｇ Ｂ Ｉ ｎ Ｓ Ａ Ｒ通 常