雷達遙感課程

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1、合成孔徑雷達干涉（InSAR）的原理及應(yīng)用簡述摘要：本文主要對合成孔徑雷達干涉（InSAR）的發(fā)展，原理及應(yīng)用做丫簡單的介紹，大致為合成孔徑雷達干涉（InSAR）相關(guān)文獻的簡要綜述，在上課時對合成孔徑雷達干涉（InSAR）的相關(guān)知識有Y—些丫解，所以這次作業(yè)選擇對InSAR做一個相對整體的簡述，即從合成孔徑雷達干涉（InSAR）的發(fā)展開始到現(xiàn)在的應(yīng)用及將來發(fā)展的展望。關(guān)鍵詞：合成孔徑雷達干涉（InSAR）一、合成孔徑雷達干涉（InSAR）測量的發(fā)展雷達干涉測量最初是用于行星和月球表面測繪，jPL的Goldstein在1965年

2、就開始致力于這方面的研究。最早的實驗是1969年用于對金星的測圖計劃。利用雷達干涉技術(shù)成功地提取丫月球表面的高程面，后來對相關(guān)的技術(shù)又進行丫改進，并延伸到對地觀測。Graham于1974年率先報告了機載干涉雷達用于地形測繪的實驗。他是用Goodyear公司的機載雙天線SAR系統(tǒng)獲取雷達數(shù)據(jù)，用光學(xué)方法進行干涉處理。隨后Zebker和Goldstein將其引入JPL的機載系統(tǒng)實驗，此時，首次采用了數(shù)字信號處理技術(shù)直接用兩幅復(fù)數(shù)影像形成干涉。INSAR實驗也相繼由數(shù)個實驗室實現(xiàn)，掀起的INSAR研宄熱潮至今不息。Seasat數(shù)據(jù)解

3、密后，進行了數(shù)天間隔的重復(fù)軌道INSAR實驗。相位纏繞問題的初步解決方案也相繼提出，Gabriel等人的研究證實丫差分干涉可以用于檢測和估計地表的微小變化，精度可達數(shù)個毫米。此后，在許多的星載遙感實驗屮都把INSAR技術(shù)作為一項重要的研究內(nèi)容，如SIR-B,SIR-C/X-SAR,ERS-1/2,Radarsat,JERS-1,ENVISAT和未來的Radarsat-II,ALOS,LightSAR及EOS計劃等。INSAR在軍事領(lǐng)域和社會經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域的潛力FI益明顯。另一個重要的進展，是單軌縱向干涉方案的提出和實驗論證。

4、該項技術(shù)可以提取海洋洋流的重要信息。在這種情形下，天線之間的基線很?。ń茷榱悖?，同吋獲取的兩幅影像幾乎是一模一樣的，只是相位有微小的差別。正是這微小的差別可以反映出在這非常短時間間隔內(nèi)每一個分辨單元內(nèi)的微小變化，這是一種對R標運動速度非常敏感的INSAR模式。傳感器方面，發(fā)展多波段、多極化的干涉能力是當前的發(fā)展趨勢，多個通道數(shù)據(jù)源的信息融合是提高精度和可靠性的重要手段。由于傳統(tǒng)的INSAR成像方式是單極化，單波段（頻率）的方式，無法提供足夠的信息用于描述地物散射的過程，極化干涉測量概念的提出試圖揭示出極化與干涉之間的關(guān)系，用

5、于提高INSAR性能。極化數(shù)據(jù)木身也可以推導(dǎo)出地形坡度和高程，在意大利Mt.Etma地區(qū)則使用航天飛機的L、C、X波段的干涉數(shù)據(jù)的集成，來生成較高質(zhì)量的DEM的數(shù)據(jù)，尤蘇為解決植被覆蓋地區(qū)DEM提取問題提供了一條潛在的途徑。為了提高INSAR技術(shù)的可應(yīng)用性,新的星載SAR遙感計劃也在孕育之屮。例如，為了克服時間去相關(guān)（TemporalDe-correlation）的問題，美國在SMTR計劃屮推出丫雙天線SAR系統(tǒng)取得成功。相繼又推出了輪狀I(lǐng)nSAR計劃和星座計劃。、合成孔徑雷達干涉(InSAR)的基本原理機載或星載SAR系統(tǒng)所

6、獲取的影像中每一像素既包含地面分辨元的雷達后向散射強度信息，也包含與斜距(從雷達平臺到成像點的距離)有關(guān)的相位信息。將覆蓋同一地區(qū)的兩幅雷達圖像對應(yīng)像素的相位值相減可得到一個相位差圖，即所謂丁?涉相位圖(Intcrfcrogram)o這些相位差信息是地形起伏和地表形變(如果存在)等因素貢獻和的體現(xiàn)。inSAR正是利用這些具有高敏感特性的干涉和位信號來提取和分離出有用信息(如地表高程或地表形變)的，這一點與攝影測量和可見光、近紅外遙感主要利用影像灰度信息來重建三維或提取信息是完全不同的。本文是針對重復(fù)軌道橫跨軌道工作模式的描述。

7、1.干涉相位信號地面目標的SAR回波信號不僅包含幅度信息A，還包括相位信息?，SAR圖像上每個像元的后向散射信息可以表示為復(fù)數(shù)Ac?'相位信息包含SAR系統(tǒng)與目標的距離信息和地表目標的散射特性，即：中=-^R+中Obj(1)式(1)中，4it為雙程距離相位；R為SAR與目標之間的斜距；R為SAR與目標之間的斜距；0Qbj為地面0標為地面0標的散射相位。設(shè)地面S標點P兩次成像時的圖像分別為：CfA^1，C2=A2ei4)2⑵式屮，G為主影像，C2為輔影像。丑有：中1=一芋R+中obh;中2=一芋R+中Obj2(3)通過主輔圖像的

8、共軛相乘，可得復(fù)干涉圖為：I=C：?(O1°2)(4)式中*表示取共軛。涉O為干涉相位，則有：中=中1一中2=—Y(R1—R2)+(Ct>obj1-中Obj2)⑸如果W次成像時，地面H標的散射特性不變，即斜距差A(yù)RzRH^，則干涉圖的相位僅與兩次觀測的路程差有關(guān)，即：0=-y