文档介绍：. D-InSAR 技术在矿山塌陷和地面沉降监测中的应用张振生(河北省遥感中心,石家庄 050021 ) 摘要: 差分干涉测量( D-InSAR )技术,是合成孔径雷达( SAR )卫星应用的一个拓展。雷达图像的差分干涉图可用于监测 cm级或更微小的地面形变,具有全天候、大面积监测地面沉降和矿山塌陷的优势,本文以武安矿山塌陷和沧州市地面沉降监测为例,介绍了这一新技术在灾害监测领域中的实际应用。关键词:矿山塌陷;地面沉降;雷达图像;差分干涉测量 0 引言上世纪 90 年代以来, 欧美一些发达国家对机载和星载(包括航天飞机)合成孔径雷达理论和应用做了深入研究, 获取了大量的商用 SAR 图像, D-InSAR 技术在大地测量方面的研究和应用得到极大发展, 一方面 D-InSAR 技术可以在大面积范围内( 100km × 100km ) 监测地面的微小形变, 具有不需要人员进入灾害地区测量的特点, 相对于 GPS&GLONASS 全球定位系统和经典的大地测量手段(高精度水准测量)而言,有着巨大的优势和广阔的应用潜力。另一方面, 高精度水准和 GPS 技术只能监测有限的、离散的控制点,而 D-InSAR 一幅图像就可以控制 1 万平方公里的地表形变监测,其空间分辨率可达到 5m× 20m 。近年来基于 D-InSA R 的相应研究课题和项目多达上千项,在地震形变、山体滑坡、火山活动、矿区地面塌陷、城市地面沉降等人为因素造成的自然灾害监测方面, 取得了一系列重要的研究成果。目前在太空运行的雷达卫星有欧洲空间局的 ERS - 1/2 、 ENVISAT-1 、日本的 JERS-1 和加拿大的 RADARSAT 等。其中 ERS - 1/2 生成间隔至多相差一天的 SAR 数据,为 InSAR 的研究提供了全球陆地面积 75% 的地形数据。本文以武安矿山塌陷和沧州地面沉降监测为例,介绍 D-InSA R 技术在该领域的应用。 1 雷达差分干涉测量处理方法 SAR 数据处理的一般流程要获取地表形变信息,则必须消除区域的地形信息。目前常采用的方法主要是以 为代表的 DEME 法(又称“二轨法”)和以 Zebker 为代表的三轨法。二轨法是利用实验区地表变化前后二幅影像生成干涉纹图, 再利用事先获取的 DEM 数据模拟纹图, 从干涉纹图中去除地形信息以得到地表变化信息。这种方法的优点是无须进行相位解缠( , 1993B ), 减少处理工作量。缺点是对于无 DEM 数据的地区无法采用上述方法, 另外在引入 DEM 数据的同时有可能带入新的误差。三轨法是利用三景影像生成二幅干涉纹图, 一幅反映地形信息( 对于 ERS-1/2 SAR 数据来说, 一般采用相隔一天的重复轨道数据), 一幅反映地表形变信息, 进行平地效应消除后, 分别进行相位解缠, 最后利用差分干涉原理计算得到地表形变信息。三轨法的主要优点是无需地面信息, 数据间的配准较易实现。缺点是相位解缠的好坏将影响最终结果。 二轨法的主要步骤①根据 SAR 数据的时间间隔、季节等因素选择合适的图像对。②采用多级配准的方法对干涉相对精确配准。③基于局部地形坡度对干涉图像对进行滤波处理,然后生成干涉图。④计算 DEM 的点间隔与干涉纹图像元间隔之间的比值,对 DEM 点进行过采样, 基于多普勒方程、斜距方程