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

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1、摘要合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)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(GPS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，InSAR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InSAR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

2、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20％，就可引起2．3个条纹的误差(每个条纹代表2．8cm的斜距向形变量)，整个变形误差在6-9cm左右(Zebker,1997)。针对以上所述的一些问题，本文对InSAR技术的原理、关键步骤进行了详细的理论分析，利用欧空局ENVISAT的ASAR数据对所研究内容进行了实验分析，最后利用MERIS数据和GPS数据对InSAR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InSAR技术的原理进行了描述，由成像几何导出了InSAR技术的测高原理，推导了In

3、SAR技术测量地表形变的数学公式，给出了InSAR技术的处理流程。2．从原理、方法以及具体实践的角度对InSAR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InSAR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MERIS和GPS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InSAR大气校正地面沉降MERISGPSABSTRACTSyntheticApertureRadarInterferometric(InSAR)b

4、asedonthephaseinformationextractedfxomSARcanprovidethethree-dimensioninformationoftheearth’Ssurfaceandmonitorsmallchangesoftheearthsurface．InSARimagescallmonitormovementsonearthsurfaceatcentimeterorevenmillimeterlevel．ComparingtothetraditionalgeodesymethodsincludingGPSandLeveling,InSAR

5、pOssessesmanyoutstandingmeritsincludingcovetingalargearea,highspatialresolution，shortrepetitionperiodandlowcostere．Therefore，itmeansalotformanyearthphysicalphenomena,suchasearthquake，volcano，atmospheremeteorology,icesheetmovement，subsidence，landslide，andSOonandsoforth．However,InSARtech

6、niqueisstillunderdevelopment．TherearestillSOmebottlenecksthatneedtobeSOlved．Atpresent,InSARusuallyadoptstherepeat—passmodel．ItsimagingmechanismbringsaboutSOmeuncertaintiesofresults，suchastempOraldecorrection，spatialdecorrelationanddelaycausedbyatmosphericeffect．Allthesedisturbingfactor

7、sCallaffecttheresultofSAR—interferometry．Especially,atmosphericeffectonInSARisverygreat．ForCbandimages，iftheatmospherechanges20％，therewercerrorsoftwoorthreefringes(onefringemeans2．8cmdeformationoftheearthinslantdirection)，andthetotalerrorreaches6—9cm(Zebker,1997)．Inregardtotheabovepr