PS技术及其在地表形变监测中的应用现状及发展.pdf

第21 卷第11 期 地球科学进展 Vol. 21 No. 11 2006 年11 月 ADVANCES IN EARTH SCIENCE Nov. ，2006 文章编号：1001-8166（2006 ）11-1193-06 PS 技术及其在地表形变监测中的 应用现状与发展＊ 1 1 2 3 傅文学 ，田庆久 ，郭小方 ，王黎明 （1. 南京大学国际地球系统科学研究所，江苏 南京 210039 ；2 . 中国国土资源航空物探遥感中心， 北京 100083 ；3. 中国科学院中国遥感卫星地面站，北京 100086 ） 摘 要：合成孔径雷达干涉测量技术（InSAR ）为地表形变监测提供了极具应用潜力的手段，具有大 面积、高空间分辨率、全天候及成本低的优点。但由于大气条件变化、地表覆被等时间空间去相干 的影响，其精度和普适性受到极大限制。近几年发展的永久散射体（PS ）技术在传统差分干涉测量 （DInSAR ）中引入时间维，分析长时间内保持稳定的像元集相位变化，获得毫米级的地表形变测量 精度，同时有效地解决了时间空间去相关和大气非均质性影响的问题，目前在滑坡、地面沉降和地 质灾害监测等领域得到了广泛的应用。PS 技术具有高精度、高时间分辨率、能极大提高影像利用 率的优点；但只适用较小区域、需要大量影像、且不适于分析快速突变的地表形变。为克服PS 应用 中的问题，近年来出现了三角反射体技术、多平台PS 技术及相关性像元分析（CPT ）技术，使PS 技 术应用具有更广泛的适应性。 关 键 词：PS 技术；永久散射体；差分干涉测量；地表形变；人工反射体 中图分类号：P315 . 72 + 5 ；TP732 文献标识码：A 体累积误差，且数据处理容易，因此甚至被认为是大 1 引 言 ［8 ］ 面积地表形变连续监测的唯一有效工具 。但在 1974 年Graham［1］首次提出合成孔径雷达干涉 运动速度缓慢的地表形变监测中，不得不使用时间 测量（InSAR ）系统的思想以来，引起了极大的关注 基线很大的影像对，由于去相干影响可能导致DIn- 并得到了迅速的发展。1993 年法国Massonnet 等［2 ］ SAR 无法使用，而且该技术对大气传播误差、系统 利用ERS-1 SAR 卫星影像干涉图和该地区已知的 热噪声也比较敏感。为克服时间空间去相干以及大 数字地面高程模型（DEM ）数据，得出了加利福尼亚 气的影响，近些年发展了许多新技术［9 ~ 11］，其中PS 兰德斯地震的同震位移场，与GPS 监测结果非常一 （Permanent Scatterers ，永久散射体）技术应用最为突 致；随后Zebker［3 ］又提出利用三轨法从合成孔径雷 出。本文首先阐述了PS 技术的原理和实现方法，及 达干涉图中提取地震形变，由此引发了差分干涉测 在地表形变监测中的应用现状，然后讨论了该技术 量（DInSAR ）进行地表形变监测理论和应用研究的 的优缺点，最后介绍了近几年PS 技术的发展。 热潮［4 ~ 7 ］。其原理是利用地表形变前后的影像生成 2 PS 技术原理及实现方法 干涉图，去除几何相位后，再对干涉图进行相位展 开，得到地表形变的相位变化信息。DInSAR 技术能 2 . 1