第四讲_时序insar分析与地形变测量.pptxVIP

时序InSAR分析与地形变测量探讨合成孔径雷达干涉测量技术在地形变检测中的应用。从数据处理流程、算法原理到实际案例分析,全面了解时序InSAR分析的关键技术。作者：

内容概述时序InSAR分析技术利用多时相卫星SAR数据分析地表沉降等地形变化的技术。地形变测量的重要性地形变数据在城市规划、防灾减灾、基础设施管理等领域广泛应用。关键原理与分析流程包括干涉相位计算、相位解缠、时间序列分析等关键步骤。典型应用案例城市沉降监测、滑坡监测、地下水超采监测等具体应用。

InSAR技术原理InSAR（干涉合成孔径雷达）是一种利用两张或多张SAR影像之间的相位差来测量地表高程变化的遥感技术。其工作原理是通过两个不同位置的雷达天线接收同一目标区域的返回信号，并比较两个信号的相位差，从而获取地表三维几何信息。InSAR技术能够高精度测量地表微小变形,为城市沉降监测、滑坡预警等提供重要数据支撑。

地形变测量的重要性监测自然灾害地形变测量可以帮助及时发现地面沉降、滑坡等自然灾害,为预警和防范提供关键数据支持。支持基础设施建设精准的地形变测量有助于规划与维护公路、铁路、桥梁等基础设施,保障运行安全。分析环境变化地表变化的时间序列分析可以揭示土地利用、地下水开采等因素对环境的影响。支持资源开发对矿产、油气等地下资源的开发和勘探,地形变测量能提供关键的地质动力学信息。

时序InSAR分析技术1相干点选择时序InSAR分析依赖于选择高相干性的像素点,可靠地追踪这些点随时间的相位变化。2干涉相位计算以选定的相干点为基础,计算每个时间点的干涉相位,为后续分析奠定基础。3相位解缠采用先进的相位解缠算法,将干涉相位转换为地表位移数据,为时序分析提供关键信息。

PS-InSAR原理PS-InSAR（永久散射体干涉测量）是时序InSAR分析的一种重要方法。利用图像中稳定的散射目标点（永久散射体）进行干涉相位分析，可以获得更精确的地形变测量结果。PS-InSAR的关键在于识别和利用图像中的永久散射体目标，并通过时间序列分析提取其相位信息，从而实现高精度的地形变测量。

DS-InSAR原理分散散射物结构DS-InSAR利用地物表面上分散的散射点特性,能够有效监测地形变化。不同散射机理导致散射特性的变化,从而影响相位信息。几何模型DS-InSAR利用主从影像之间的相位差来推导地物高度信息和位移信息,从而实现地形变测量。散射特性分析分散散射点的振幅和相位特性比永久散射点更加复杂,需要采用概率统计的方法进行分析。

数据预处理流程1数据获取从卫星数据库下载所需时间序列SAR影像2影像配准将影像几何配准至相同基准3干涉条带生成计算不同时相影像间的干涉相位4地形效应去除使用数字高程模型消除地形效应5相位解缠恢复完整的地形变位移信息时序InSAR分析的数据预处理包括影像数据获取、配准、干涉条带生成、地形效应去除和相位解缠等步骤。这些关键步骤保证了后续分析的精度和可靠性。

干涉相位的计算数据准备基于两个时相的SAR影像数据,进行精确共轨配准和重采样处理,确保两幅影像在空间位置完全一致。干涉相位生成将配准后的主从影像进行一对一的乘法运算,得到包含地形和位移信息的干涉相位。相位平滑采用滤波平滑技术,降低由于影像相干性降低而带来的噪声影响,提高干涉相位的质量。

相位解缠1干涉相位获取通过雷达图像获得干涉相位图2相位解缠确定干涉相位的整数变化周期3高程重建根据解缠后的干涉相位计算地表高程相位解缠是InSAR技术中的关键步骤,目的是确定干涉相位的整数变化周期,从而还原完整的地表高程信息。此过程需要利用复杂的算法对干涉相位进行分析和处理,是实现高精度地形测绘的关键。

地形变时间序列分析1时间序列建模根据获得的地形变量化信息,建立地表沉降的时间序列模型,描述沉降变化的特征和规律。2信号分解与提取对时间序列数据进行频谱分析,分解并提取出各种频率的沉降信号,包括长期趋势、周期性变化等。3异常事件检测利用统计分析方法,对时间序列数据进行异常值检测,识别出异常的沉降事件,为进一步分析提供依据。

沉降速度计算5mm/yrPer-yearsubsidencerate10cm/yrMaximumobservedsubsidencerate0.3m/yrTypicalsubsidencerateinmajorcities1.5Ksq.kmAreacoveredbysubsidencemonitoring采用时序InSAR技术,可以监测地表沉降速率,从而对地表变形和地质灾害进行预警和防控。通过处理多期SAR影像数据,计算出地表每个像元点的沉降速率,呈现区域性的沉降时空分布。

沉降时间序列时序InSAR分析可以绘制出城市或地区的沉降时间序列曲线。这些曲线展示了每个监测点随时间的沉降变