一种改进的基于干涉相位周期的无人机差分干涉合成孔径雷达基线估计方法

基线在差分干涉处理中是一个至关重要的参数,直接关系到干涉测量的精度。相比于星载平台,无人机在飞行过程中,飞行航迹难以保持高度重合,飞行轨迹和姿态不稳定,给无人机差分干涉SAR基线估计带来极大的困难。从无人机平台的特点和应用场景出发,提出一种改进的基线估计的方法,该方法通过干涉几何关系推导出干涉相位周期、斜距、2点之间距离、相位差的关系,在雷达图像计算特定2点之间距离,然后代入已知参数利用最小二乘法进行基线估计。对比原方法及改进方法的仿真结果及实际数据的基线估计结果,表明改进方法的基线估计结果的精度和鲁棒性有显著提高。

近红外多普勒差分干涉仪稳定性结构研究

针对现有结构无法满足大尺寸差分干涉仪稳定性固定,以星载近红外差分干涉仪稳定性结构为研究目标,优化选择光学材料实现实体差分干涉仪的热补偿,提高了光学元件温度稳定性;以支撑结构的最大结构应力和光机粘接面处最大剪切应力小于许用应力为优化目标,建立数学模型,优化设计支撑结构参数,调节组件基频,提高了组件的力学稳定性。有限元分析支撑结构最大应力65.56 MPa,小于材料的抗拉强度,光机粘接面最大剪切应力3.4 MPa;环境温度变化5℃,分光棱镜面形RMS最大变化量1.671 nm,热应力带来的干涉图畸变可忽略。力学振动试验前后,光学测试干涉条纹频率(50个条纹数)未发生变化,差分干涉仪结构满足星载力学环境条件。该方法也适用于棱镜式干涉仪稳定性支撑结构。

L波段差分干涉SAR卫星基础形变产品分类

L波段差分干涉SAR卫星(陆探一号,LT-1)是我国第1组以干涉为核心任务的L频段全极化民用SAR卫星星座,LT-1由1型2星组成,利用差分形变测量技术完成指定区域的形变监测任务。本文综合研究了我国形变监测需求以及卫星观测能力,提出了基础形变产品的3个层次。第1层次为形变场产品,是使用同一地区两景检校的单视复数(single look complex,SLC)影像进行差分干涉生产的。第2层次为形变速率场产品,是使用同一地区多景检校的SLC影像,通过对其形变场产品进行加权堆叠生产的。第3层次为形变时序产品,是使用同一地区多景检校产品,通过时序建模生产的。本文以覆盖山西省大同市云冈区的Sentinel-1数据为例,对形变产品进行了研究分析,并对产品的特性和结果进行了初步说明。本文提出的形变产品体系能够为产品的业务化生产提供参考。

雷达差分干涉测量

合成孔径雷达 (SAR)差分干涉测量 (D -InSAR)是利用SAR图像的相位信息提取地表沿雷达视线向的形变信息的一种有效手段。该文阐述D -InSAR的基本原理 ,分析该技术在地震监测、火山研究和细微的地表形变监测等方面的应用研究 ,并分析未来D -InSAR的应用前景。

基于双星编队SAR三轨法差分干涉技术的基线设计

将单星重复轨道三轨法差分干涉扩展到双星编队,对正侧视下合成孔径雷达差分干涉(DInSAR)技术的基线设计进行了研究。在测量坐标系中,将位于主星距离高度平面内的简化基线扩展为空间矢量,根据空间几何关系得到正侧视下双星编队SAR三轨差分干涉法的空间基线模型。建立了编队SAR测高程时基线设计公式,以及基线矢量到DInSAR测形变所需基线的转换公式,基于该模型首次从应用角度分析了基线对编队SAR三轨法差分干涉测形变的误差传播特性。给出了基于基线比的基线设计方法:测高程时,基线选择以临界基线为上限,综合考虑测高精度和灵敏度确定基线;测形变时,为降低误差对形变精度的影响,基线比应尽量小(基线比为0.25时编队SAR三轨法DInSAR形变测量精度最高),即地形图像对的垂直有效基线应尽量大,形变图像对的基线应尽量小。用ALOS-2卫星参数进行了仿真计算,所得编队基线和重复轨道基线误差要求分别为毫米级和厘米级。研究对DInSAR系统中基线参数设计有更直观的理论指导意义和实际应用价值。

永久散射体雷达差分干涉应用于区域地表沉降探测

永久散射体干涉测量技术可以克服常规干涉方法在区域地表形变测量中的雷达信号失相关和大气延迟影响.本文对基于永久散射体的干涉处理全过程进行了分析,基于差分相位的两个主要特性:沉降信号时序相关、地形相位与空间基线成比例,提出构建PS网络,并采用间接观测平差法估计沉降速度网和高程修正网的全局最优解.实验选取上海地区近10年间的ERS-1/2卫星C波段SAR数据进行干涉处理,在永久散射体上分离形变信号、高程修正和大气分量,并最终提取上海地区高分辨率地面沉降速度场,PS结果与地面精密观测成果吻合较好.

利用差分干涉雷达测量技术(D-InSAR)提取同震形变场

简要介绍了合成孔径雷达干涉测量技术、差分干涉雷达测量技术,并对干涉测量精度进行了简单讨论.以西藏玛尼地区为例,通过三通差分干涉处理,获取了玛尼地震同震形变场.结果表明:形变场长200 km、宽115 km.干涉条纹以北东东向发震断层——玛尔盖茶卡断层为中心分布,且基本与发震断层平行;通过对干涉形变图进行分析,发震断层可分为3段,其中西段长约23 km,中段长约60 km,东段长约26 km,整个发震断层共长110 km;震中附近最大隆起斜距向位移量为162.4 cm,断层西侧最大沉降斜距向位移量为103.6 cm,震中最大地面水平位错为7.96 m.

地基差分干涉雷达发展现状及应用实例

地基差分干涉雷达在形变监测领域已经得到了广泛的应用。该文首先概述了地基差分干涉雷达的主要类型,分为地基实孔径雷达和地基合成孔径雷达两类,并选择代表性系统介绍了工作原理及重要参数。然后以地基合成孔径雷达为例,介绍了现阶段差分干涉处理中的重要技术,包括差分干涉、PS点选择、大气相位补偿等。最后以3个应用实例,展现了地基差分干涉雷达,在露天开采边坡监测、山体滑坡监测和桥梁振动测量方面的应用。

苏州地区地面沉降的星载合成孔径雷达差分干涉测量监测

利用欧洲空间局ERS-1/2获取的苏州地区1993～2000年SAR数据,通过差分干涉测量处理,得到1993～1995,1995～1998和1998～2000年苏州市地面沉降场测量值.地面水准测量数据的验证分析表明,差分干涉测量值与水准测量值的相关度达0.943,标准误差均值为0.1706,雷达差分干涉测量精度可达5mm(以水准测量代表地面形变的真实情况).文中以7个水准测量基准点为例,分析上述3个时段的地面沉降速率,其总体趋势反映苏州市地面沉降速率趋于减缓,说明近年苏州的地面沉降得到了有效的控制.研究结果表明,SAR差分干涉测量技术进行城市地面沉降方面监测和时空演化特征研究具有很大的优势,同时可用于其他类型城市地质灾害的监测.

差分干涉测量技术在四川甲居滑坡监测中应用研究

选择四川省丹巴县甲居滑坡作为监测的示范,检验差分干涉测量(D-InSAR)技术在中国西南山区滑坡监测的有效性。利用差分干涉测量技术,通过EARTHVIEW软件,处理了两期Radarsat-1数据,取到了甲居滑坡的两期位移量。结果表明,甲居滑坡南北两个区域滑动速度有明显的差异,并且北部区域的滑坡边界应后移。甲居滑坡整体滑动有加快的趋势。

煤矿开采沉陷监测——基于合成孔径雷达差分干涉测量的研究

采矿引起地面沉陷是矿区经常发生的一种破坏性灾害。作为空间对地观测技术的一个重要分支——合成孔径雷达干涉测量技术,可以实现高精度大范围的矿区开采沉陷监测,越来越受到人们的重视。采用"两轨法"差分干涉测量技术对矿区开采沉陷监测进行了试验研究,提取了垂直形变图,分析了试验区开采沉陷随时间变化的规律,并对沉陷区作了剖线分析。

巴姆地震变形场和应力场:Ⅰ.用差分干涉雷达和Okada方法求解

本文对2003年12月26日伊朗东南部克尔曼省巴姆地区发生的6.6级地震产生的位移场、应变场和应力降分布进行了定量研究。首先从差分干涉雷达(D～InSAR)出发,求解出此次地震的同震干涉条纹和雷达视线方向的位移场,并从雷达干涉的相干图上清楚的观察到了发震断层的痕迹,得出此次地震的发震断层是巴姆断层以西的隐伏断层的结论。然后结合 Harvard 的 CMT(震源机制解)结果、Nakamura 的断层结果(Arg-e-Bam 隐伏断层)以及本文 D-InSAR 求解出的发震断层结果,利用 Okada 程序,计算出此次地震的北、东、垂向三个位移分量,投影得到雷达视线方向的位移,将投影结果与由 D-InSAR得到的位移场比较,看到我们所讨论的断层模式可以很好的解释差分干涉雷达的观测结果,可以合理的解释 Arg-e-Bam 隐伏断层为此次地震的发震破裂断层,通过分析地震的破坏程度分布图,隐伏断层为发震断层的解释可以很好的符合巴姆地震的等震分布图。最后,本文利用 Okada 程序计算得到了此次地震所产生的应变场和应力降场。

基于永久散射体雷达差分干涉测量的城市地面沉降研究——以上海地面沉降监测为例

基于永久散射体雷达差分干涉测量技术，提出探测永久散射体的振幅信息双阚值方法，研究上海陆家嘴地区在1992～2002年的地面沉降，获得该地区的线性和非线性沉降量以及区域沉降场，证实了地表形变在1km范围内具有强相关性。结果显示陆家嘴地区在1992～2002年间的线性沉降速率为13．2mm／a，总体平均沉降速率为16．8mm／a，与实测结果之间具有较高的一致性。研究表明，PS—DInSAR技术不仅可有效探测地表离散目标的线性形变，还可探测其非线性形变以及获取地表区域形变场，并且可监测地表形变的时序变化过程。除了可用于城市沉降监测外，PS—DInSAR技术还可用于地震、火山、滑坡等地质灾害的监测。

利用差分干涉测量技术监测煤矿区开采沉陷变形的初步研究

近年来,差分干涉测量技术(D-InSAR)越来越多地被应用于地表沉陷变形监测方面,如地震、地下水过度开采等造成的地表形变,地下煤炭资源开采所造成的地表形变具有影响空间范围小、沉降速度缓慢的特点,而差分干涉测量的精度又易受大气、时间和空间基线等因素的影响,因此,利用D-InSAR对煤炭资源开采沉陷所造成的形变进行监测,具有更大的难度。为了验证D-InSAR技术对于该类沉陷的监测能力,选择了地表观测记录资料较为翔实、沉陷灾害比较严重的山西潞安矿区作为研究区域。结果表明,利用D-InSAR技术可以比较容易地确定地表沉陷的位置和分布范围,具备监测采煤沉陷地表变形的能力。下一步的研究,是希望建立基于D-InSAR技术的稳健、经济、高效的煤矿区开采沉陷变形监测系统。

双轨道差分干涉测量技术在地面沉降监测中的应用

介绍了双轨道差分干涉测量监测地面沉降的基本原理,应用了具体的RADARSAT数据,提取出Bel-ridge油田因石油开采所造成的地表形变,并阐述了数据处理的主要步骤,实现了差分干涉结果的解译和分析。

两幅差分干涉诊断铝丝阵Z箍缩等离子体

研制了两幅激光差分干涉诊断系统,可在一次实验中获得两幅间隔3～12ns的高分辨干涉图像。该系统采用分光延时装置产生两束有一定夹角和时间间隔的探测激光脉冲,采用特殊的偏轴4f传像系统在同一块CCD的不同区域产生两幅干涉图像。应用该系统开展了铝丝阵Z箍缩激光干涉诊断实验,获得了丝膨胀和消融、晕等离子体产生和发展、以及先驱等离子体产生和发展等Z箍缩演化过程的实验图像,并给出了Z箍缩早期阶段的等离子体电子密度分布。

差分干涉法测量微重力环境蜡烛火焰的温度

从原理上介绍了用于测定微重力环境中蜡烛火焰温度分布的 Wollaston棱镜差分干涉仪 ,并给出了从差分干涉图计算轴对称蜡烛火焰温度分布的数学过程。测量与计算结果表明 ,微重力环境下的蜡烛火焰温度低于烟粒子的最小生成温度。由于自然对流消失 ,化学反应放热效率受到组分扩散速率的控制 ,辐射热损失的冷却作用相对增强 ,这是引起微重力环境中蜡烛火焰温度降低的主要原因。

基于双星编队SAR的差分干涉研究

结合系统特点,分析了利用双星编队SAR进行差分干涉测量的特殊性和优越性,对双星编队SAR的立体基线进行分解,得到了差分干涉的有效基线分量,建立了双星编队SAR的差分干涉模型,并利用冗余图像采用数据融合的方法提高了测量精度,用地形形变量检测的仿真实验验证了模型和方法的正确性和有效性。

获取张北地震同震形变场的差分干涉测量技术

基于合成孔径雷达差分干涉测量的基本原理 ,利用地震前后的 ERS- 1/ 2的三景数据 ,获取了 1998年 1月10日张北地震 (Ms=6 .2级 )的同震干涉纹图 .这种差分干涉纹图能表现地震断层和形变场的同震形变特征 ,而且该方法无需任何的辅助信息 ,适用于大范围的地震监测与研究 .研究表明 ,通过合成孔径雷达差分干涉测量技术能够获取高精度的强震同震位移场数据 ,这是传统的地面观测方法所无法做到的 .

基于相位回归性分析的SAR差分干涉图大气延迟改正研究

大气效应尤其是大气水汽含量在时间和空间上变化引起的雷达信号传播延迟,是重轨雷达干涉测量中难以消除的主要误差源之一。当缺乏外部水汽改正数据且仅有少量SAR数据无法进行时间序列方法大气分离情况的大气改正,可利用大气延迟相位与地形的回归性分析进行一定的大气延迟改正。本文针对回归性分析中特征点的选取提出了区间中位数选样方法,并利用Akaike信息准则对大气延迟相位与地形回归模型进行了评价。实验研究表明了本文提出方法的有效性,为InSAR中大气延迟改正提供了参考。