張 鑫

（遼寧省地礦測繪院有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110121）

如今，經(jīng)常使用的礦區(qū)地形測繪的主要手段便是在開采區(qū)設(shè)立移動地面測繪站，通過全站儀、水位儀、GPS定位儀等設(shè)備獲得檢測值，利用精密平差運算獲取到地面細小變化值[1]。但然而由于國內(nèi)西北地區(qū)的礦區(qū)主要集中在黃土高原，地形地貌非常復(fù)雜，地面沉陷經(jīng)常會以坍塌、裂隙、凹陷臺等形態(tài)出現(xiàn)。所以，礦區(qū)急需一種高準確度、高覆蓋率、高精準率的地形監(jiān)測手段。由于遙感技術(shù)的迅猛發(fā)展，雷達感應(yīng)技術(shù)中的差分干涉技術(shù)(D-InSAR)已然在地形變動、區(qū)域下降、冰川運動等多個領(lǐng)域方面取得了實際使用效果，這為西北黃土高原礦區(qū)復(fù)雜的地勢、地形、地貌條件下地形的動態(tài)監(jiān)測和預(yù)警提供了新視角。

1 inSAR設(shè)備在礦區(qū)地形測繪中數(shù)據(jù)處理實現(xiàn)過程

1.1 干涉對的選取

干涉對的選取不單單關(guān)系到SAR技術(shù)對礦區(qū)地形測繪的監(jiān)測精確度,還關(guān)系到是否可以生成干涉圖像。如果干涉對的選取不恰當(dāng)甚至?xí)斐蓽y繪實驗的失敗。選擇干涉對，這其中至關(guān)重要的兩個影響因素便是空間垂直基準線和時間基準線,對于通過SAR數(shù)據(jù)和MoDEL監(jiān)測地面地形地貌變化,應(yīng)該適當(dāng)選取空間垂直基準線比較小的干涉對,當(dāng)然其長度要小于l00m,這樣一來，就可以最大限度地減少地形和雜物對測繪精準度的不利影響?？臻g垂直基準線的長度變化越小,那么其來自地形的影響就越?。粫r間基準線也需是將長度變化幅度盡可能的降低,以降低因為時間而引起的地表起伏狀況的改變造成的不相干關(guān)系。選用相距不到45天的春、秋兩季的信息數(shù)據(jù)去做干涉對,這個時候由于地面植被覆蓋率比較低,呈現(xiàn)裸露狀態(tài),信息數(shù)據(jù)采集度和相干性要高于其他兩個季節(jié)，通過干涉相位的變化去預(yù)估地形地貌的方法有許多,由于對很多地方來說，DEOL方法比較容易獲得,所以較多時候會采用二軌法inSAR技術(shù)這種簡單易操作的方法。

1.2 差分干涉圖像的生成和過濾

由于衛(wèi)星監(jiān)測的初始數(shù)據(jù)覆蓋率比較大，為了讓礦區(qū)地形測繪的相關(guān)研究更加有效、直接，在獲取的試驗區(qū)域PALOSAR 雷達影像信息的基礎(chǔ)之上，選擇其中的九個衛(wèi)星影像圖像，之后再對其進行適度裁剪，這九個衛(wèi)星影像圖中的任意兩個影像便可形成對立影像集合，為了在以后的干涉處理中減弱時空失量相干作用的程度，就必須在組合影像信息中對其時間、空間基準線進行控制、把握，影像信息對時空基準線的控制基本維持在145天左右，換句話說也就是在三個周期運轉(zhuǎn)內(nèi)，控制其垂直基準線在870m以內(nèi)，以便滿足以上條件的影像信息數(shù)據(jù)集合控制在十二個?；谶@十二個影像信息數(shù)據(jù)的采集，利用二軌分差法進行模擬處理，之后獲取到十二個分差干涉圖像。這種方法需要一個內(nèi)部的DEOL與相同時間內(nèi)獲得的兩種景觀圖像之間覆蓋某一地區(qū)的不同角度，提高其SAR影像的利用率。通過雙軌InSAR技術(shù)去監(jiān)測地表地形地貌數(shù)據(jù)的處理過程與相關(guān)環(huán)節(jié)，在其過程中需要嚴格注調(diào)控SAR影像干涉對對亞像元配精卻配準度(0.6個像元),之后控制雙方相乘計算生成干涉圖比,再用DEOL去初步模擬并排除非正式圖像生成的干涉圖中的有關(guān)地形地貌變化的形變位置,最后對其干涉圖進行過濾處理即可。

2 inSAR設(shè)備在礦區(qū)地形測繪中的應(yīng)用

2.1 提高影像配準精確度

有關(guān)星載SAR干涉圖像衛(wèi)星是其在一般軌道上進行2次分離過境以后，對地面同一發(fā)射地點進行發(fā)射之后再將回波信號進行回收，因為衛(wèi)星2次分離的時間和距離并不一樣，因而2次獲取的數(shù)據(jù)信息就形成了2個不一樣坐標集合的數(shù)據(jù)信息，要想將這2個數(shù)據(jù)信息集合進行干涉處理，就必須明確這2個數(shù)據(jù)信息集合中有哪些是同一個地點的數(shù)據(jù)信息，換句話說也就是找出同名地點。所以，影像配準實際上就是將2幅影像探尋出同名地點的具體過程。影像配準的準確率會直接影響以后的干涉圖像處理、差分干涉處理等環(huán)節(jié)，因而影像配準是這當(dāng)中最基本、最重要的一步。為了獲取較高質(zhì)量的干涉圖像信息，就必須對兩幅 SAR 影像圖進行精準配率，其配準過程通常情況下會分成3步，低配準、像素級配準、子像素級配準，見圖1。

圖1 SAR 影像圖測繪實際結(jié)果

2.2 減小之后測繪圖像的計算誤差

低配準普遍情況下會通過衛(wèi)星軌道的數(shù)據(jù)信息對影像進行精確配準，其準確度高達 30 個像素。對于圖像模擬信息中心(行，列)進行計算，找出 目標地點P 點在衛(wèi)星軌道系統(tǒng)(X,Y,Z)的具體位置，之后在開普勒計算公式的運算基礎(chǔ)上，計算出2幅衛(wèi)星圖像的具體位置，對應(yīng)出橢球坐標上的目標P點，計算圖像系統(tǒng)(行，列)的坐標體系后，最后獲得衛(wèi)星圖像之間的(行，列)坐標差別就是低偏移距離，這個偏移距離的精確度均為 30 個像素。

通過大尺度的有關(guān)窗口進行像素級配準，使圖像信息之間有關(guān)行列坐標的偏移距離計算高達 1 個像素。小窗口進行亞像素級相關(guān)的精配準，使影像之間的配準度高達 0.5至0.1 個像素級別，為以后的搜索檢測地點和偏移距離參數(shù)的計算做好充足的準備。

3 結(jié)語

本文對inSAR設(shè)備在礦區(qū)地形測繪中應(yīng)用進行分析，依托inSAR設(shè)備對衛(wèi)星圖像的精準配讀，根據(jù)圖像信息數(shù)據(jù)的反饋與分析，對礦區(qū)地形測繪圖進行適度的調(diào)整，實現(xiàn)本文研究。希望本文的研究能夠為inSAR設(shè)備在礦區(qū)地形測繪中應(yīng)用提供理論依據(jù)。