时间序列insar技术与应用

该书介绍了sar成像和信号的基本原理以及其他基本知识。详细的讲了时间序列insar技术的应用，非常经典的一本书时间序列 InSar技术与应用廖明生王腾著斜学出版砝北京内容简介本书结合作者多年来从事 InSar研究的成果和实际经验,兼顾基本原理和前沿发展两方面给出较为全面的介绍。首先系统论述 InSar的基本原理、数据处理关键技术等;然后针对时间与空间去相关及大气效应问题,进一步论述时间序列 InSAR分析技术,并将长时间序列相干点目标模型扩展至短时间序列准相干目标模型;最后在DEM更新、城市地表沉降检测、滑坡监测和人工地物稳定性评估等领域给出具体的示范应用成果,为不同应用领域的读者提供参考案例。本书可作为高等院校、科硏院所测绘、遥感、地质灾害、资源调査、地球物理和电子信息等专业研究生的专业课教材,也可供相关专业的研究人员和工程技术人员参考阅读。图书在版编目(CIP)数据时间序列 InSAR技术与应用/廖明生,王腾著.一北京:科学出版社2014ISBN978-7-03040411-4L.①时…Ⅱ.①廖…②王…Ⅲ.①合成孔径雷达-干涉测量法ⅣV.①TN958中国版本图书馆CIP数据核字(2014)第072942号责任编辑:余丁孙芳/责任校对:刘小梅责任印制:张倩/封面设计:蓝正学版砝出版北京车黄城根北街16号邮政编码:100717htp//www.sclencep.com新科印副有限公司印刷科学出版社发行各地新华书店经销2014年5月第版开本:720×10001/162014年5月第一次印刷印张:15彩插:10字数:290000定价:80.00元(如有印装质量问题,我社负责调换)前言人类活动对地表的影响往往是从量变到质变的过程,许多地学现象都是长期和动态变化的。SAR作为一种工作在微波波段的相干成像系统,不仅能够提供与地物特性相关的幅度、相位、频率和极化等丰富信息,而且具备全天时、全天候数据获取能力,尤其是星载SAR系统能够长时间、大范围地以固定重访周期对地表进行稳定、连续的观测,便于揭示出地学现象的时空变化规律。InSAR是获取高精度地面高程信息的前沿技术之一。作为 InSAR技术的延伸,D- InSAR可以用于检测地表微小形变,在地质灾害监测与预警、地球物理参数反演和公共安全等领域有着巨大的应用潜力。针对严重制约 D-InSAR技术应用的时间与空间去相关问题,意大利米兰理工大学Roca教授的研究小组在20世纪末又提出了永久散射体技术,把注意力集中在一些长时间序列SAR数据中保持高相干性的点目标上。与传统的D- InSAR方法相比,该技术对于地表形变的监测能力达到了毫米级,精度与水准测量相当。从常规的nSAR到PS- InSAR为代表的时间序列分析,使得该项技术在理论、方法和应用等方面都向前迈进了一大步。显然,长时间序列数据中蕴含着反映地物长期变化规律的丰富信息。随着SAR系统成像能力的不断提高和SAR影像的不断积累,如何充分发掘和利用这些信息仍然是需要进一步解决的重要课题。相关领域巨大的应用潜力吸引了众多青年学者及研究生的关注和参与,也迫切需要系统论述相关方法和应用实例的教程或参考书。本书作者之一曾经在十年前与香港中文大学林珲教授合著《雷达干涉测量学——原理与信号处理基础》一书,这是一本入门性教程,侧重于 InSar技术的基本原理和方法,虽然该书受到许多读者的喜爱,但时至今日已经很难反映出相关领域新的发展。此后,作者继续从事相关的研究工作,并密切关注和跟踪ISAR技术的前沿发展。特别是于2004年参加我国科学技术部与欧洲空间局对地观察领域国际合作“龙计划”以来,通过承担多个国家自然科学基金项目、国家863项目和973项日等,在时间序列 INsAR数据分析方向持续消化、拓展和积累。期间与首创PS-nSAR技术的Roca教授及其团队合作,建立了密切的合作关系,受益匪浅。因此,在众多热心读者和朋友的鼓励下,力图延续前书的风格,与另一青年学者合作撰写了本书,希望不会让新、老读者失望。本书侧重于论述时间序列 InSAr分析的最新进展、理论和方法,同时还给出了目录前言第1章绪论1.2星载SAR系统发展概述1.3 InSAR/D-nSAR技术研究概况113681.4时间序列 InSAr技术及其研究现状…………1.5本书内容安排及阅读建议……21.5.1内容安排和阅读建议1.52进一步研读的参考书目和相关的信息12参考文献14第2章 InSaR/ D-InSAr基本原理192.1SAR原理和成像特点…………192.1.1SAR成像原理…………………………………………………………………192.1.2典型地物散射机理及SAR相干成像特性22.1.3SAR成像几何特性……2422 In SaR/d-InSar技术的基本原理………262.21 InSAR几何原理…26222D- InSAR几何原理…2822.3 InSAR系统中的一些重要参数……282.3干涉图生成332.3.1前置滤波…342.3.2影像配准……34233干涉图和相干图的生成…………………………………………………………35234后置滤波………3624相位解缠日4……………………………………………3624.1相位解缠问题的提出及基本解决思路…………………3624.2路径积分和枝切法……t想………382.4.3最小范数框架和最小二乘法相位解缠…和和非42244相位解缠最优化问题模型及统计费用网络流算法……43.1y-时间序列 InSAR技术与应用2.5地表几何信息提取……452.5.1相位到高程的转化452.52形变信息提取2.53地理编码………49参考文献…52第3章干涉相位与相干性分析553.1 InSar/d- InSar技术误差来源及模型……53.1.1卫星参数误差…………………………………………………553.1.2干涉相位误差…………573.2相干性及相干分解分析……5832,1相干性分析…593.22相干分解3.23相干分解结果23.3大气效应及其相位特性673.3.1大气延迟信号分析…67332大气信号的分布特性7033.3大气延迟对重复轨道 InSAR测量的影响………13参考文献年甲三非13的…174第4章时间序列 InSaR分析方法……………774.1时间序列 InSAr分析基本原理774.2PS- InSar方法………784.2.1PS-nSAR技术基本原理………194.2.2PS- nSar技术流程…………………………………814.3SBAS方法………834.3.1SBAS方法的基本原理……8443.2SBAS方法技术流程++++·++++++…8444 StaMPs方法86参考文献88第5章短时间序列 InSAR小数据集分析方法905.1子孔径法提取相干点目标…………905.1.1目标的散射机制和类别915.1.2基于振幅信息的振幅离差点目标提取方法925.1.3基于相干信息的时间相干系数点目标提取方法935.1.4基于振幅和相位信息的子视相关点目标提取方法……955.1.5相干点目标提取方法特点和性能的比较与分析96目录52基于时序的干涉数学模型……………95,2,1函数模型522随机模型………1005.3三维时空解缠……………………………………………………1025.3.1基于时间维的相位解缠…102532基于空间维的相位解缠…1035.33结果精化处理………10554小数据集时间序列 InSAR处理流程…1065.5基于ERS数据的地表形变提取实验………………………………11155.1实验区选择及形成干涉组合………5.52实验结果………………………………………………………………112553实验结果解译和验证……………………………………114参考文献117第6章基于最优干涉组合准相干目标分析方法……………l1961相干目标和准相干目标1196,2最优干涉组合1226.3准相干目标分析方法…………………………………12364QPS技术与 StaMPs技术的比较及验证……………………125参考文献129第7章地形信息提取及DEM更新4,,,…1317.1 InSAR技术在DEM更新中的应用………………1317.1.1 InSar技术获取DEM的精度限制因素………1317.1.2干涉图线性相位误差模型…………………………………………1337.2外部数据辅助下的 InSAR DEM生成算法……1357.2.1系统性相位误差消除1367.22高程粗差点滤除……13873DEM生成结果与分析……………………13973.1张北实验区…140732三峡实验区暮44……………14374新一代星载 InSAR的优势14675高分辨率SAR数据在地形更新中的应用实例…………1497.5.1实验区和数据………1497.52大气相位的估计结果…1517.53 InSAR DEM精度评价………154VI.时间序列 InSAR技术与应用参考文献………………………………………………………157第8章上海地区沉降监测与评估…………1598.1上海地区地表沉降概况1598.1.1地质地貌背景…………………………1598.1.2上海地面沉降观测概述………1608.13收集的实验数据介绍……………………1648.2基于时间序列 InSar分析的上海地区沉降速率监测结果………16682.1上海市1992~2000年ERS-1/2数据地表沉降量测结果………16682.2上海市小数据集 Envisat数据形变量测结果1698.2.3上海市2008~2010年 TerraSAR-X数据地表沉降量测结果…1758.3上海市地表沉降时空分布特点及原因分析1778.3.1上海市沉降原因概述……………1788.32实验区沉降原因分析……181参考文献……187第9章三峡库区地表形变及滑坡监测…*·“·“+““+4“““““““18891三峡工程和库区概况………………………………………………1889.I.1三峡工程和库区概况·?“于中平更,鲁世中中中中l8891.2本章采用的SAR数据…11111909,2基于 Envisat ASar数据的巴东地区形变监测………,…191921巴东地区介绍……………………………………………………191922数据处理与分析……19293基于 TerraSAR-Ⅹ数据的秭归地区滑坡体监测…44………………………,194931秭归实验区介绍………………194932数据处理与分析…………19494不同波段nSAR数据比较与分析………………198参考文献…201第10章大型人工地物变形监测……………………………………20310.1三峡大坝稳定性监测………………………………20310.1.1概述……2310..2研究区域和研究数据…20510.1.3数据处理及坝体形变量测结果…………20710.14小结………21310.2上海地区海塘形变监测………21510.2.1概述………215目录10.2.2研究区域及 Envisat asar数据集…21610.23海塘监测结果21710.24结果分析与讨论…………222103高分辨率数据在人工地物形变监测中的应用……22310.3.1概述…………………………22310.3.2实验数据和实验区选取…………………2410.33结果分析22410.34小结……………,,…………………………,………………,777参考文献…………………228彩插