[发明专利]一种提高星载双站差分InSAR提取形变精度的方法

说明书

本发明公开了一种提高星载双站差分InSAR提取形变精度的方法，本发明针对现有的星载双站差分InSAR形变监测没有对应相位模型的问题，建立了星载双站差分InSAR相位模型，并在此基础上建立了利用星载双站差分干涉相位获得地表高程向形变的方法。本发明相对于现有的星载双站差分InSAR的优势在于：通过星载双站差分InSAR相位模型得到空变的星载双站差分InSAR相位与地表形变之间的变换因子，提高了形变区域形变量估计的准确度。本发明监测效率高、实施方便、结果直观明了，在冰川变化、矿区沉降等大面积形变区域的地表形变监测应用领域具有实用价值和广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于合成孔径雷达干涉应用技术领域，涉及一种提高星载双站差分InSAR提取形变精度的方法。

背景技术

地球表层是各个圈层及宇宙空间的界面，受自然因素或人为因素作用，造成的地表高程变化或者发生位移的现象称为地表形变，地表形变量超出一定界限会演变成地质灾害，对人类生命和财产安全带来严重损失。认识地表形变规律是预防和减轻自然灾害重要基础，也是地球动力学模型的关键约束，因此地表形变监测具有重要的科学价值和现实意义。

传统的地表形变测量手段包括水准测量、GPS测量、激光雷达测量等地面测量手段，这些手段可以获得高精度的地表形变信息，但是覆盖区域小，消耗大量人力和物力，只能开展小范围的地表变化的监测。基于卫星的地表形变测量技术可以实现大区域的地表形变的监测，目前主要有两种方法，一种是通过对卫星不同时间获得的地表高程进行相减得到地表的形变信息，另外一种是使用SAR差分干涉测量技术利用相位信息获得地表的形变信息。这两种方法都得到了广泛的应用，尤其是SAR传感器可以全天时、全天候的工作，在气象条件复杂的地区可以有效提取大区域地表的形变信息。

TanDEM-X/TerraSAR-X双站雷达是德国宇航局2010年发射的新型雷达系统，也是世界上首个星载双站雷达系统，其特点是可以同时获得地面的两幅雷达影像。Neckel等人于2013年在期刊《Cryosphere》第7期发表“Recent mass balance of the Purogangri IceCap,central Tibetan Plateau,by means of differential X-band SARinterferometry”一文，提出可以通过星载双站差分InSAR方法来获得区域的形变信息的概念，这种处理方法只需要对外部地形相位进行一次减法运算，相对于利用TanDEM-X/TerraSAR-X双站雷达数据得到的数字地表高程减去早期获得的数字地表高程的方法，降低了高程相位的变化梯度变化带来的解缠误差，并且如果差分干涉相位位于一个相位周期内时可以不需要解缠，大大简化了处理的复杂度。但是该方法没有涉及到双站差分InSAR的相位模型，并且其认为形变相位只与高程变化有关，这个对于单站SAR的重复轨道差分干涉而言：φ_dint(i，j)＝-4πΔr(i，j)/λ，假设是成立的。但对于星载双站差分InSAR而言，其差分干涉相位不仅与高程变化相关，而且与电磁波入射角度有关。对于星载双站InSAR差分处理而言需要建立有效的星载双站InSAR差分相位模型和空变的星载双站InSAR差分相位与地表形变之间变换因子提高形变估计的准确程度。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是针对星载双站差分InSAR提取形变信息方法存在的上述不足，建立了星载双站差分InSAR相位模型，基于此得到空变的双站差分InSAR相位与地表形变之间的变换因子，提供一种提高星载双站差分InSAR提取形变精度的方法，从而实现对地表形变的准确监测。

本发明通过以下步骤实现：

步骤一、基于星载双站SAR数据和外部地形，利用常规的干涉处理技术获得双站差分InSAR的差分干涉相位。