基于GPS和MERIS的重轨SAR干涉测量中的大气延迟改正应用研究.pdf

摘要合成孔径雷达干涉测量技术( I n S A R ) 利用雷达图像的相位信息提取地表三维信息和高程变化信息，可用于监测锄级或更微小的地球表面形变，具有覆盖范围广、空间分辨率高、测量周期短、成本低廉等优点，相对于传统大地测量方法( G P S 和高精度水准测量)而言，有着巨大的优势和广阔的应用潜力对于研究火山运动、地震形变、冰川漂移、山体滑坡和地面沉降等地球物理现象，具有重要的意义然而，I n S A R 技术还远未完善，在具体的应用中还有很多瓶颈问题未得到很好的解决目前I n S A R 形变监测多为重复轨道模式，这种成像机理造成了监测结果存在一定的不确定性，如：时间去相干、空间去相干和大气扰动造成的延迟等问题，都会给干涉形变测量带来误差尤其是大气扰动问题，对于C 波段的干涉图像来说，大气相对湿度变化2 0 ％，就可引起2 ．3 个条纹的误差( 每个条纹代表2 ．8 c m 的斜距向形变量) ，整个变形误差在6 - 9 c m 左右( Z e b k e r , 1 9 9 7 ) 针对以上所述的一些问题，本文对I n S A R 技术的原理、关键步骤进行了详细的理论分析，利用欧空局E N V I S A T 的A S A R 数据对所研究内容进行了实验分析，最后利用M E R I S 数据和G P S 数据对I n S A R 测量的结果进行了大气改正，研究内容主要包括以下几点：1 ．对I n S A R 技术的原理进行了描述，由成像几何导出了I n S A R 技术的测高原理，推导了I n S A R 技术测量地表形变的数学公式，给出了I n S A R 技术的处理流程。

2 ．从原理、方法以及具体实践的角度对I n S A R 处理过程的关键技术进行了分析，并给出了试验中采用的具体方法3 ．利用I n S A R 技术对北京平原区的地表形变状况进行了研究，提取了三年的形变结果，并对试验结果的影响因素进行了分析4 ．基于M E R I S 和G P S 数据，对沉降观测的结果进行大气改正，结果表明大气改正有效的改善了地面沉降的观测值关键字：合成孔径雷达干涉测量I n S A R 大气校正地面沉降M E R I SG P SA B S T R A C TS y n t h e t i cA p e r t u r eR a d a rI n t e r f e r o m e t r i c ( I n S A R ) b a s e do nt h ep h a s ei n f o r m a t i o ne x t r a c t e df x o mS A Rc a np r o v i d et h et h r e e - d i m e n s i o ni n f o r m a t i o no ft h ee a r t h ’Ss u r f a c ea n dm o n i t o rs m a l lc h a n g e so ft h ee a r t hs u r f a c e ．I n S A Ri m a g e sc a l lm o n i t o rm o v e m e n t so ne a r t hs u r f a c ea tc e n t i m e t e ro re v e nm i l l i m e t e rl e v e l ．C o m p a r i n gt ot h et r a d i t i o n a lg e o d e s ym e t h o d si n c l u d i n gG P Sa n dL e v e l i n g , I n S A Rp O s s e s s e sm a n yo u t s t a n d i n gm e r i t si n c l u d i n gc o v e t i n gal a r g ea r e a ,h i g hs p a t i a lr e s o l u t i o n ，s h o r tr e p e t i t i o np e r i o da n dl o wc o s te r e ．T h e r e f o r e ，i tm e a n sal o tf o rm a n ye a r t hp h y s i c a lp h e n o m e n a , s u c ha se a r t h q u a k e ，v o l c a n o ，a t m o s p h e r em e t e o r o l o g y , i c es h e e tm o v e m e n t ，s u b s i d e n c e ，l a n d s l i d e ，a n dS Oo na n ds of o r t h ．H o w e v e r , I n S A Rt e c h n i q u ei ss t i l lu n d e rd e v e l o p m e n t ．T h e r ea r es t i l lS O m eb o t t l e n e c k st h a tn e e dt ob eS O l v e d ．A tp r e s e n t , I n S A Ru s u a l l ya d o p t st h er e p e a t —p a s sm o d e l ．I t si m a g i n gm e c h a n i s mb r i n g sa b o u tS O m eu n c e r t a i n t i e so fr e s u l t s ，s u c ha st e m p O r a ld e c o r r e c t i o n ，s p a t i a ld e c o r r e l a t i o na n dd e l a yc a u s e db ya t m o s p h e r i ce f f e c t ．A l lt h e s ed i s t u r b i n gf a c t o r sC a l la f f e c tt h er e s u l to fS A R —i n t e r f e r o m e t r y ．E s p e c i a l l y , a t m o s p h e r i ce f f e c to nI n S A Ri sv e r yg r e a t ．F o rCb a n di m a g e s ，i ft h ea t m o s p h e r ec h a n g e s2 0 ％，t h e r ew e r ce r r o r so ft w oo rt h r e ef r i n g e s ( o n ef r i n g em e a n s2 ．8 c md e f o r m a t i o no ft h ee a r t hi ns l a n td i r e c t i o n ) ，a n dt h et o t a le r r o rr e a c h e s6 —9 c m ( Z e b k e r , 1 9 9 7 ) ．I nr e g a r dt ot h ea b o v ep r o b l e m s ，t h i sp a p e rc a r e f u l l ys t u d i e dt h ep r i n c i p l ea n dt h em a i ns t e p so fI n S A R ．T h ed a t ao fE N V I S A T ’SA S A Rs e n s o ri su s e dt oo b t a i nt h ed e f o r m a t i o no fB e i j i n ga r e a ．T h eM E R I Sa n dG P Sd a t ai su s e dt oc o r r e c tt h eI n S A R ’Sr e s u l ta f f e c t e db ya t m o s p h e r i cd e l a y ．T h i sp a p e rf a l l si n t ot h ef o l l o w i n gp a r t s ：1 ．B a s i cm e t h o da n dm a i ns t e p so fI n S A Rw e r ei n t r o d u c e d ．A c c o r d i n gt ot h ei m a g i n gg e o m e t r yo fS A R ，t h em a t hf o r m u l ao fI n S A Rw e r ed e d u c e d ．2 ．K e yt e c h n i q u e si nI n S A Rw e r ea n a l y s e d ，a n dt h ep r a c t i c a lm e t h o d su s e di nt h ee x p e r i m e n t sw e r eg i v e n ．3 ．U s i n gt h eE N V I S A TS A Rd a t a ，t h er e s u l t so ft h el a n ds u b s i d e n c eo fB e i j i n g ’Sp l a i na r e ai nt h r e ey e a r sw e r eo b t a i n e db yI n S A R ．T h ef a c t o r sd i s t u r b i n gt h er e s u l t sW e r ea n a l y s e d ．m4 ．B a s e dO i lM E R I Sa n dG P Sd a t a ，t h er e s u l t so ft h eI n S A Rw e r ec o r r e c t e d ．T h er e s u l ts h o w st h a tt h ec o r r e c t i o no ft h ea t m o s p h e r i cd e l a yi m p r o v e st h ep r e c i s i o no ft h eI n S A R ．K E Y W O R D ：I n S A RA t m o s p h e r i cd e l a yc o r r e c t i o nL a n ds u b s i d e n c eM E R I SG P SI V首都师范大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。

除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担学位论文作者签名：纠绣匕 日期：Z o , J 年f 月乙严日首都师范大学学位论文授权使用声明本人完全了解首都师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索有权将学位论文的标题和摘要汇编出版保密的学位论文在解密后适用本规定 ) 学位论文作者签名：台忱乞日期：砂占年f 月乙F 日首都师范大学硕士学位论文基于M E 砌S 和G P S 的D I n S A R 大气。