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基于InSAR的形变监测技术研究

陈怡曲  
【摘要】:形变监测广泛应用于各类地质灾害和大型建筑物的安全监测中。在多种形变监测方法中,合成孔径雷达干涉(InSAR)测量技术具有全天候实时远程监控的独特优势。合成孔径雷达干涉测量系统有星载、机载和地基三种,本文讨论星载和地基两种模式。针对星载InSAR和地基InSAR在测量形变的原理和数据处理方面的不同之处,以及如何通过数据处理来提高形变测量的精度,本文主要做了以下几个方面的工作。 1、结合星载InSAR观测模型分析其测量原理和干涉相位的组成,分析星载InSAR获取DEM的数据处理步骤。分析InSAR测量中的去相干性因素,探讨如何去除“去相干源”的影响。利用ENVI+SARscape软件进行星载InSAR获取DEM实验。对SLC图像对进行基线估算、干涉图生成、干涉图去平、干涉图自适应滤波和相干生成、相位解缠、轨道精炼和重去平、高程转换,最终获取DEM,精度为15米。 2、结合星载DInSAR观测模型分析差分干涉相位的组成,分析星载DInSAR测量地表形变值的原理。利用ENVI+SARscape软件进行星载DInSAR测量地表形变值的实验。利用“二过法”对两幅SLC数据及DEM进行DInSAR数据处理,利用配准、去平、相位解缠等方法增加图像的相干性,最终得到差分干涉条纹图,从干涉图上获取形变信息,测量精度达到厘米级。 3、建立地基InSAR系统的观测模型,结合其零空间基线等特点,推导出地基InSAR测量形变的原理和处理流程。由于实验条件限制,形变前后的SLC由MATLAB仿真生成。根据SFCW信号原理以及地基SAR方位合成孔径观测方式,模拟出回波信号并根据地基SAR成像算法生成两幅复影像作为实验数据。在随后的地基InSAR数据处理实验中,重点分析相位解缠算法对干涉条纹图的影响。采用枝切线法以及质量图引导法两种解缠算法进行解缠,可以看到质量图引导法更简单有效。从解缠后的干涉图上获取形变发生的位置及形变值,测量精度达到厘米级。


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