戴可人

1. 成都理工大學地球科學學院，四川 成都 610059； 2. 地質災害防治與地質環(huán)境保護國家重點實驗室，四川 成都 610059； 3. 西南交通大學地球科學與環(huán)境工程學院，四川 成都 610031

合成孔徑雷達差分干涉(InSAR)測量技術是最近30年來發(fā)展迅速的空間對地觀測技術。相對傳統(tǒng)測量技術，該技術具有精度高、覆蓋范圍廣、不受天氣狀況影響等優(yōu)勢，已在區(qū)域性沉降監(jiān)測、災害監(jiān)測評估、能源資源勘查等非常廣闊的領域展現(xiàn)了它的應用潛力。SAR衛(wèi)星影像質量不夠高是制約該技術精度提升和應用范圍擴展的一大因素。從2007年開始，各國陸續(xù)研制和發(fā)射了性能明顯提高的SAR衛(wèi)星(如德國TerraSAR-X、意大利COSMO-SkyMed、歐空局Sentinel-1)。這些SAR衛(wèi)星影像具有更短的重訪周期、更高的分辨率、更高的定軌精度與更高的成像質量等，E.Sansosti與P.Berardino的團隊等人將此類衛(wèi)星定義為新一代SAR衛(wèi)星系統(tǒng)。這些新一代SAR衛(wèi)星帶來了前所未有的高質量SAR數(shù)據(jù)，不僅有助于提高以往相關研究的精度，也使InSAR技術與其他學科的交叉融合變得更為容易，給許多以前不曾設想的新研究領域帶來可能。同時，這些新一代SAR影像的處理方法、相關算法精度與效率等需要進一步分析與改進，其高分辨率與短重訪周期的優(yōu)勢在新領域的研究與應用中能發(fā)揮怎樣的作用與所能達到的精度也需要進一步試驗與探索。

本文融合新一代衛(wèi)星SAR數(shù)據(jù)，對新數(shù)據(jù)本身成像特點、處理方法展開了相關研究，同時對其相關的地形與時序形變信息提取模型與方法展開研究，探究新一代SAR數(shù)據(jù)帶來的精度上的提升與擴展新應用的可能。本文的主要研究內容及創(chuàng)新點包括以下幾個方面：

(1) 針對InSAR技術在獲取地形信息時的精度、及時性等問題，本文利用TerraSAR-X/TanDEM-X(TSX/TDX)數(shù)據(jù)對天津地區(qū)(平原)，閻良地區(qū)(丘陵)的數(shù)字高程模型(DEM)進行了提取，通過對比顯示了TSX/TDX數(shù)據(jù)作為高分辨率數(shù)據(jù)在提取高程細節(jié)上的能力。震后大光包滑坡區(qū)域作為山地地區(qū)，傳統(tǒng)解算方法受制于失相干與過于密集的地形條紋，本文提出了迭代去平地效應的方法，獲取了大光包滑坡震后高精度DEM。通過與震前SRTM DEM進行對比，不僅能獲取滑坡滑動空間分布，還能精確計算滑坡累積體積。

(2) 歐洲空間局最新(2014年)發(fā)射了采用全新TOPS模式成像的哨兵1號(Sentinel-1)衛(wèi)星。在該模式中多普勒中心頻率在整幅圖像中的變化較大，本文提出了一套使用互相干系數(shù)法與頻譜差分法迭代處理的配準方法，能有效消除Burst拼接過程中潛在的相位跳變問題，使得基于Sentinel-1影像組的時間序列分析能夠有效開展。

(3) 德國TerraSAR-X與意大利COSMO-SkyMed衛(wèi)星可提供2 m高分辨率SAR影像，為研究小范圍區(qū)域具體目標、數(shù)據(jù)融合與驗證帶來了新的途徑。本文運用多平臺數(shù)據(jù)對上海市2009—2010年地表形變進行監(jiān)測，提出了基于多平臺的高分辨率數(shù)據(jù)算法，在考慮水平位移的情況下融合3種數(shù)據(jù)對上海市二維形變進行了聯(lián)合提取。

(4) 德國TerraSAR-X衛(wèi)星X波段SAR影像具有高空間分辨率，但是在凍土地區(qū)常常相位時間失相關嚴重。本文提出了基于短時相干點的Stacking InSAR模型與方法，在高相干性干涉對較少傳統(tǒng)時序方法較難開展的情況下，本文基于X波段影像利用該方法成功對道路形變進行了提取，為凍土地區(qū)公路形變監(jiān)測工作提供了新的可靠途徑。