INSAR技术原理及方案.pdf

INSAR 沉降监测技术方案简介 一．技术方案 1.1 主要功能 INSAR 系统平台集成了功能强大的合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar ） 影像数据处理系统，整合了多种先进高效的处理算法，并支持用户嵌入开发自主 算法模型。基于并行多线程处理技术，能够快速处理分析海量雷达影像数据。除 了具有传统InSAR 算法模型之外，INSAR 系统平台还具有以下技术特点： - 大气分析技术； - 季节性形变分析技术； - 非线性形变分析技术； - 城市区域PS 点层析功能。 - 全图形用户界面；  软件界面全图形化；  处理进度监控管理全图形化；  中间处理结果、报告图形化显示；  最终结果图形化显示输出； - 采用并行多线程处理技术，高效处理分析InSAR 数 据集； - 高度的兼容性：  跨平台处理系统：支持Windows 、Linux 和Mac OS ；  支持所有在轨SAR 传感器数据模式，包括必威体育精装版发射的ESA Sentinel, PAL-SAR2 等;  兼容其他软件系统文件格式：GAMMA ，DORIS ，ROI_PAC 等； - 工程级别处理精度：  识别区分建筑物和地面上的PS 点，区分建筑物形变和地面形变；  精确反演影像采集时间的大气相位图，剔除大气相位残值；  精确反演由温度变化导致的季节性热形变；  精确监测非线性形变； 对于城市区域或强反射硬目标形变速率监测精度可达3-5 毫米。 1.2 工作流程 雷达影像数据的地面沉降监测服务基于人造多普勒雷达的相位干涉测量技 术（InSAR ），通过精确测量监测数据集中雷达影像的电磁波相位变化情况，去 除大气和噪声干扰，获取地表的真实形变信息。雷达干涉测量技术自问世以来就 被广泛应用于测量和形变监测领域并形成了系统成熟的工程化解决方案，根据监 测数据集情况、监测技术手段和测量结果的不同可以将地面沉降监测项目分成3 个生产阶段：DInSAR 、SBAS-InSAR 、PSInSAR 。 1.2.1 DInSAR 地面沉降监测工作流程 在工作启动初期，由于监测数据集影像数量较少，可以采用DInSAR （差分 干涉）技术对监测数据进行定性处理分析，快速探测监测区域内形变中心分布情 况及其影响范围，粗略估算形变速率及预测发展趋势。 DInSAR 是在InSAR 的基础上发展起来的,是以合成孔径雷达复数据提供的 相位信息为信息源,采用复雷达影像的相位差,依据雷达波长、传感器高度、天线 基线距和波束视向的几何关系,经过图像处理、数据处理以及几何转换等步骤,从 含有研究区域地形和形变等信息的一幅或多幅干涉条纹图中提取研究区域地面 目标的微小形变信息。DInSAR 就是应用重复轨道干涉测量的方法消除研究区域 的地形信息来得到地表形变信息。 其工作流程如下： 但是，DInSAR 技术易受到时空失相关和大气延迟等负面因素影响，导致地 面沉降监测结果的精度和可靠性降低，特别是大气延迟效应可能导致地面沉降探 测结果完全失真，所以其监测结果的意义更多是对监测区域地面沉降情况进行快 速定性分析。 1.2.2 SBAS InSAR 地面沉降监测工作流程 由于DInSAR 技术在分析效果上具有局限性，无法满足高精度工程测量的精 度要求，于是在传统DInSAR 技术基础上发展出了PSInSAR 技术（基于永久散 射体的合成孔径雷达干涉测量技术）。虽然PSInSAR 技术具有监测精度高和分析 结果稳定可靠等特点，但是由于其要求监测数据集的影像数量较多 （25 景）且 对数据集的时空基线质量要求较高，导致数据集采集准备时间较长。所以本项目 在监测数据集采集积累到 15 景影像左右时采用SBAS InSAR （小基线）技术对 影像数据集进行较低精度的定量分析，从而对初期DInSAR 结果进行更新，估算