合成孔径雷达干涉测量InSAR数据处理、地形三维重建、形变信息提取、监测

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前沿

合成孔径雷达干涉测量（Interferometric Synthetic Aperture Radar, InSAR）技术作为一种新兴的主动式微波遥感技术，凭借其可以穿过大气层，全天时、全天候获取监测目标的形变信息等特性，已在地表形变监测、DEM生成、滑坡、火山活动、冰川运动、人工建筑物形变信息提取等多种领域展开了成功应用。InSAR作为一种新兴的空间大地测量技术，克服了传统大地测量技术需要人工野外布点、空间分辨率低、成本高等缺点。InSAR已成为测绘、遥感、地球物理、地质工程、环境工程、土木工程、灾害监测评估、资源勘探以及地理信息工程等相关领域科学研究与工程实践的重要技术手段之一。

一，InSAR技术应用现状分析及其发展
星载与地基InSAR概述
SAR系统，星载SAR卫星与地基InSAR系统发展

InSAR技术的应用现状分析

二，InSAR原理、技术方法
InSAR成像原理
nInSAR成像特性
InSAR技术
1）InSAR高程测量技术
2）DInSAR形变监测技术
3）时序InSAR技术
InSAR的基本误差源
1）大气效应误差
2）地形相位误差
3）去相干
4）轨道误差

三，数据处理环境建立与软件熟悉
ENVI/SARscape安装
(硬件环境要求：内存 8G 及以上、硬盘空间 500G 及以上、处理器2GHz 及以上；操作系统要求：Windows 7/8/10/Server 操作系统)
ENVI软件相关功能

SARscape软件相关功能

四，SAR影像数据获取、DEM数据获取InSAR数据前处理技术
SAR影像数据获取
nSentinel-1卫星SAR影像数据下载
精密轨道星历参数下载
DEM数据获取
ENVI/SARscape系统设置

SARscape下数据导入，【示例】：以Envisat ASAR数据导入为例

五，InSAR地形三维重建
InSAR生成DEM数据处理
1）数据读取及预处理
2）影像配准与重采样
3）干涉图生成
4）去除平地效应
5）相位解缠
6）地理编码
【示例】：展示采用意大利高分辨率COSMO SkyMed CSKS2 SLC数据（2011年）提取北京地区的DEM
【算例】：采用覆盖Bam地区的Envisat ASAR数据（2003年），基于InSAR技术获取该地区地震前的三维地形（DEM）

采用SARscape生成DEM
六，DInSAR形变信息提取
DInSAR提取形变数据处理
1）DEM数据准备
2）轨道数据准备
3）SAR数据准备
4）二轨法差分处理
5）三轨法差分处理
6）结果输出与分析
7）DEM数据准备
8）轨道数据准备
9）SAR数据准备
10）二轨法差分处理
11）三轨法差分处理
12）结果输出与分析
【算例1】：利用覆盖广西玉林地区的哨兵-1A SAR数据（2019年），采用二轨法差DInSAR获取该地区地震前后的地表地形形变信息
【算例2】：利用Bam地区的Envisat ASAR数据（2003、2004年），采用三轨法差DInSAR获取Bam地震前后的地表形变信息
采用SARscape提取地表形变信息

七，时序InSAR技术形变速率与形变时间序列信息获取
PSInSAR数据处理方法
SBASInSAR数据处理方法
时序SAR影像数据准备
精密轨道数据准备
DEM数据准备
基于Sentinel-1A 的PSInSAR数据处理
1）系统参数设置
2）SAR影像导入
3）影像裁剪
4）主影像选取与配准
5）差分干涉处理
6）PS点选取
7）相关噪声相位估计与去除
8）形变速率与形变时序获取
9）结果展示与误差分析
【算例】：利用覆盖北京地区的Sentinel-1A  SAR影像（2018年-2020年），采用PSInSAR技术获取北京地区的地表沉降速率与沉降时间序列信息
【示例】：利用覆盖武汉地区的Sentinel-1A  SAR影像（2019年-2020年），采用SBASInSAR技术获取武汉地区的地表沉降时空特征信息

采用PSInSAR/SBASInSAR提取形变时序信息

八，星地InSAR技术监测案例
基于MTInSAR与GRACE的北京地区地表沉降监测分析
TSInSAR上海地区地表沉降反演分析
SBASInSAR天津地区地表沉降时空演变分析
PSInSAR深圳填海区地铁沿线监测
GB-InSAR滑坡稳定性监测与预警
地基InSAR技术高铁桥梁安全监测
GB-RAR超高层建筑物动态特性监测