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1、第32卷第1期测绘科学Vol132No112007年1月ScienceofSurveyingandMappingJan1InSAR中大气改正方法的对比研究①①②②③宋小刚,李德仁,廖明生,王尚(①武汉大学遥感信息工程学院,武汉430079;②测绘遥感信息工程国家重点实验室,武汉430079;③建设综合勘察研究设计院,北京100007)【摘要】描述了InSAR中大气改正的几种主要方法,对各种方法的优缺点进行了深入的分析,并讨论了各种方法的使用条件和使用中应该注意的问题。改正方法的选择取决于数据条件、研究区域状况、精度要求,也可以多种方法结合使用。最后展望了InSAR中大气改正技术的发展趋势。
2、【关键词】InSAR;大气改正;永久散射体;GPS;MODIS【中图分类号】TP751【文献标识码】A【文章编号】1009O2307(2007)01O0018O03均,来达到有效降低大气影响的目的。这种标准的方法需1引言要事先对干涉图进行相位解缠,但有时解缠往往比较困难。随着InSAR技术的不断发展,相继的一些问题例如相位而相位梯度最重要的方面是由地形引起的相位梯度和垂直解缠已经得到了满意的解决,SAR干涉测量的产品—特别是基线成比例,且相位梯度通常是x(距离向)和y(方位向)的DEM也被证明是有效的。人们开始逐渐把注意力转移到大气[3]连续函数,不像缠绕相位那样包含了许多个2π周跳。因影
3、响上来,专注于地形、大气、形变成分的分离。在星载重为这些属性,Sandwell在1998年研究了在没有进行相位解复轨道SAR干涉测量中,大气影响是一个主要误差源。据证缠的情况下,用相位梯度法来构建干涉图的平均图和差图,实,大气在时间和空间上折射指标的变化导致了干涉相位相这种方法也许需要相位解缠去解释结果,但是它可以被延当大的变化。一些研究表明,就SIROC/XOSAR而言,当基迟到等所有大的对流层信号被移除后再进行。线长在400m到100m之间时,大气的相对湿度在空间和时间通过使用链式法则,我们发现相位的梯度是:上20%的变化可以导致10O14cm的形变测量误差和80O290m[1]RýI
4、-IýR的高程误差。而对于一幅垂直基线长为100m的ERS干涉ýφ(x)=22(1)[2]R+I图,大气效应会引起大约有100到200m的高程误差。根这里R(x)和I(x)是每个去除了平地效应干涉图的实据Hanssen在1998年的研究,这种现象的驱动机制主要是由[3]部和虚部。那么,对于垂直基线为bi的N个干涉图的平于对流层湿度的变化,导致了局部折射指数的变化。均相位梯度就可以表示为:大气信号不能用一种确定性的方法来模拟,在分析干N涉相位时,例如对于精确的形变监测,它可能会成为一个∑sgn(bi)ýφi重要的误差源。对大气延迟不正确的估计也许会导致测量i=1ýφ=(2)N结果的严重失真。
5、因此,能够视情况采用合适的方法,识∑bi别出干涉图中的大气假象,从而不至于使它们和结构上的i=1形变混淆,这是非常重要的。在星载重复轨道SAR干涉测很明显等式(2)分母中的累计基线是比较大的,可以量中,对于大气影响的克服,经常被推荐的方法主要有:最大可能地减少噪声。这里用绝对基线长对各分量加权,①对多个干涉图进行平均(Zebkeretal1,1997;Sandwellet避免了某一短基线的干涉图主导该平均值的可能性。而一al,1998);②利用SAR以外的数据进行校准,例如GPS数组基线可以对ýφ作出最好的估计。对于其中的某一幅干涉据和气象观测资料(Geetal,2000;Z1W1Li,2
6、004);③永图,用其相位梯度减去长期的平均值和垂直基线的乘积,久散射体(PS)技术(Ferrettietal1,2001);④利用MODIS就可得到相位梯度异常:和MERIS的数据来改正InSAR中的大气水汽影响(ZLietýφchange=ýφ-býφ(3)al,2005)。这些方法各有优缺点,各有使用的前提条件,则大气引起的相位延迟异常为:N我们可以视情况使用不同的方法,也可以几种方法结合使∑γiýφi用,取长补短,最终达到有效去除大气效应的影响。下面i=1ýφatmosphere=N(4)将对一些主要方法加以介绍和作比较研究。γ∑i2累积平均法(Phasestacking)i=1这
7、里的ýφi由等式(3)计算出来的相位梯度异常,γi相位累积平均法是对实验区的多幅干涉图进行简单平是空间相关系数函数。该方法中长期数据的平均可以最小化对流层和电离层延迟带来的相位误差,因此为变化检测的干涉图提供了一作者简介:宋小刚(1979O),男,武汉个精确的基础。另外,用相位梯度而不是相位来开展工作,大学遥感信息工程学院博士研究生,有几个好处:①相位梯度可以直接从干涉图的实部和虚部主要从事的研究工作:雷达干涉测量(In
