合成孔径雷达干涉测量概述

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1、实用标准文案合成孔径雷达干涉测量（InSAR）简述摘要：本文主要介绍了合成孔径雷达干涉测量技术的发展简史、基本原理、及其3种基本模式，并且对其数据处理的基本步骤进行了概述。最后，还讲述合成孔径雷达干涉测量的主要应用，并对其未来发展进行了展望。关键字：合成孔径雷达合成孔径雷达干涉测量微波遥感影像1.发展简史合成孔径雷达（SyntheticApertureRadar，SAR）是一种高分辨率的二维成像雷达。它作为一种全新的对地观测技术，近20年来获得了巨大的发展，现已逐渐成为一种不可缺少的遥感手段。与传统的可见光、红外遥感技术相比，SAR具有许多优越性

2、，它属于微波遥感的范畴，可以穿透云层和甚至在一定程度上穿透雨区，而且具有不依赖于太阳作为照射源的特点，使其具有全天候、全天时的观测能力，这是其它任何遥感手段所不能比拟的；微波遥感还能在一定程度上穿透植被，可以提供可见光、红外遥感所得不到的某些新信息。随着SAR遥感技术的不断发展与完善，它已经被成功应用于地质、水文、海洋、测绘、环境监测、农业、林业、气象、军事等领域。L.C.Graham于1974年最先提出了合成孔径雷达干涉测量（InSAR）三维成像的概念，并用于金星测量和月球观察。后来Zebker、G.Fornaro及A.Pepe等做出了进一步的

3、研究,以解决InSAR处理系统中有关基线估计、SAR图像配准、相位解缠及DEM生成等方面的问题。自1991年7月欧空局发射载有C波段SAR的卫星ERS-1以来，极大地促进了有关星载SAR的InSAR技术研究与应用。由于有了优质易得的InSAR数据源，大批欧洲研究者加入到这个领域，亚洲（主要是日本）的一些研究者也开展了这方面的研究。日本于1992年2月发射了JERS-1，加拿大于1995年初发射了RADARSAT，特别是1995年ERS-2发射后，ERS-1和ERS-2的串联运行极大地扩展了利用星载SAR干涉的机会，为InSAR技术的研究提供了数据

4、保证。目前用于InSAR技术研究的数据来源主要有:ERS-1/2、SIR-C/XSAR、RADARSAT、JERS-1、TOPSAR和SEASAT等。1979年9月，我国自行研制的第一台合成孔径雷达原理样机在实验室完成，并在试飞中获得我国第一批SAR影像。1989年起国家科委设立了“合成孔径雷达遥感应用实验研究项目”，拉开了大规模雷达遥感研究的帷幕。目前国内外许多部门和科研机构正积极从事着InSAR技术机理及其应用的研究，已经取得了许多成果，InSAR技术的前景日益看好。2.InSAR的基本原理InSAR技术是一门根据复雷达图像的相位数据来提取地

5、面目标三维空间信息的技术。精彩文档实用标准文案其基本思想是：利用两副天线同时成像或一副天线相隔一定时间重复成像，获取同一区域的复雷达图像对，由于两副天线与地面某一目标之间的距离不等，使得在复雷达图像对同名象点之间产生相位差，形成干涉纹图，干涉纹图中的相位值即为两次成像的相位差测量值，根据两次成像相位差与地面目标的三维空间位置之间存在的几何关系，利用飞行轨道的参数，即可测定地面目标的三维坐标。InSAR如同立体摄影测量,在2个观测点(2个天线的位置)上对目标进行观测。因此,如果要通过SAR影像获得目标点的高程信息,需要得到同一地区的2幅影像。下图为

6、InSAR的一般原理。其中，A1、A2为天线的位置；H为A1的高；P为目标点；h为P的高程；为A1的入射角；B为两天线间的距离，即基线；为基线B相对于水平方向的夹角；为A1到P的斜距；为A2到P的斜距。地面目标点P的高程h为：（1）由于（2）所以（3）A1、A2对P的测量相位差为：（4）式中：雷达信号波长。则精彩文档实用标准文案（5）将式（5）代入式（3）后再代入式（1）中，得（6）由于（5），只要天线高度H、相位差、基线B、两天线的相对定向角度、天线的入射角精度可知，就可以计算出地面目标点P的高程h。需要说明，是解缠后的相位，而干涉雷达测量得到

7、相位值只在主值范围内，即是模糊的，必须经过相位解缠后才能获得真实相位以及目标的高程信息。3.InSAR的3种基本干涉模式根据InSAR平台和使用条件的不同，获取InSAR数据的干涉模式主要有3种:单轨双天线横向模式、重复轨道单天线模式、双天线单轨纵向模式。3.1单轨双天线横向模式单轨双天线横向(cross-trackInterferometry，XTI)模式要求两副天线安装在同一飞行平台上，同时获取数据，因此目前只用于机载SAR系统，但人们正在研究在将来的卫星上实现这种方法，它的优势在于精度高而且机动性能好。其干涉几何原理图如图1所示，从图中可以

8、看出，两副天线的安装位置与飞行方向正交。在该模式下，干涉相位差是由于地面目标的高度变化引起的，所以主要用于地形制图和地形变化监测。但这种