InSAR在地面沉降监测中的应用

nSAR在地面沉降监测中的应用
1.InSAR、D-InSAR基本原理
InSAR测量模式主要有两种：一种是双天线单轨(Single Pass）模式，主要用来生成数字高程模型，一般用于机载SAR；另一种是双轨（Two Pass）模式，主要用于获取地表变形，一般用于星载SAR。

理论上，由相位解缠（相位模糊度解算）、成像几何和轨道参数就可以重建DEM，但实际的处理过程相当复杂，一般包括SAR信号预处理、图像配准、生成干涉图、去除平地效应、相位解缠、基线估计、地理编码、DEM建立等过程。

长期以来，成像处理、复数影像的精配准、相位解缠、大气效应的改正等都是InSAR 数据处理的重点和难点。

从InSAR理论提出以来，大部分研究工作都集中在这些方面。

但是，至今相位解缠以及大气效应的改正仍未得到很好解决。

2 InSAR、D-InSAR在地面沉降监测中的应用
作为一种新兴的地面形变研究方法，InSAR技术在地面沉降监测方面发挥了愈来愈明显的作用，国内外已有诸多实例。

Biegert等（1997）应用不同卫星在美国加利福尼亚州Belridge和Lost山油田重复测量的合成孔径雷达数据对该区的地面沉降进行了研究，结果显示70天内沉降量达到6厘米，此结果与该区每年30厘米的地面沉降速率相吻合。

Marco van der (2001)对该油田地面沉降的研究也证明了InSAR技术用于地面沉降的可行性。

李德仁等（2000）利用欧空局ERS-1和ERS-2相隔1天的重复轨道SAR数据，经过差分处理对天津市地面沉降进行研究，得到反映地面沉降大小及分布的干涉条纹图。

此图与1995～1997年重复水准测量求得的地面沉降等值线图比较，具有明显的一致性和相似性。

刘国祥等（2001)用卫星雷达差分干涉技术研究在近海回填地基上建立香港赤腊角机场的稳定性，获得该机场在近1年内的非均匀沉降场，地面分辨率为20米x20米，在填海区域内下沉量呈0～50米的空间分布，与离散水准测量结果吻合较好（相关系数0.89）。

证实了ERS-2干涉系统对微小地面沉降敏感度高，精度小于1厘米。

对于地面沉降监测来说，具体的做法如下：第一步，根据GPS数据获得大气模型改正，给出水蒸气可降水量的预测值，从而得出电离层延迟。

第二步，以GPS 定位结果作为约束条件来减少或消除SAR卫星轨道误差。

第三步，进行内插，首
先在空间领域利用InSAR结果对GPS网内插，然后在时间领域利用动态模型对加密的网格点进行内插，可以使用自适应滤波的方法建立动态模型。

第四步，在双内插结果的基础上，利用卡尔曼滤波往前滤波方法对格网中所有点进行估计，从而得到某一时刻的变形值，这就达到了时间域和空间域的双估计。

由于入射角的关系，InSAR技术对高程信息特别敏感，理论上探测精度可达亚厘米级，上已述及，实际中受各种因素的影响，即使利用常规观测结果进行评价其探测精度只能达到厘米级或毫米级。

提出用GPS观测数据修正InSAR结果中的诸如对流层、电离层、卫星轨道等误差，必然会提高InSAR技术的实际探测精度，使其接近或达到理论精度。

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