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SAR干涉测量中大气垂直分层延迟校正研究

SAR干涉测量中大气垂直分层延迟校正研究

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作者：顾兆芹首都师范大学

学位级别：硕士

合成孔径雷达干涉测量是区域地面沉降监测的重要手段。相对于水准测量、分层标、GPS等传统大地监测方法,InSAR干涉测量技术可以大范围获取高时、空分辨率的地表形变细节信息,精度可达到厘米级。这些优势有助于揭示地质现象、探索地表形... 详细信息

合成孔径雷达干涉测量是区域地面沉降监测的重要手段。相对于水准测量、分层标、GPS等传统大地监测方法,InSAR干涉测量技术可以大范围获取高时、空分辨率的地表形变细节信息,精度可达到厘米级。这些优势有助于揭示地质现象、探索地表形变过程的机理。 InSAR生提取大区域、缓慢地表形变时一个主要限制因素就是大气延迟误差,传统基于干涉相位评估大气延迟的方法仅考虑了大气水平紊乱延迟,没有考虑大气垂直分层延迟信号、轨道误差、形变相位的影响;现有干涉测量方法有时很难将大气垂直分层延迟与轨道误差、形变信号分离,在有些地区残余分层延迟可以达到形变幅度,容易模糊形变相位,影响SAR干涉测量精度。基于这一突出问题,本次研究采用气象模型、缩小区域、高斯多尺度分解技术与加权最小二乘法结合,对解缠后的干涉相位进行处理。通过深入分析形变、大气延迟等其它信号的尺度特征及频率特征,研究最终确定合适的高斯参数及分解尺度,从解缠相位中分离出长波长信号信息,并对这些长波长特征信息进行大气垂直分层延迟组分评估。将大气垂直分层延迟算法应用到美国las Vegas地区,并利用连续监测GPS数据对时序InSAR测量结果进行了验证。本文研究主要校正方法和结论有四个方面：（1）采用融合小基线、永久散射体技术的干涉测量方法,获取研究区长时间序列地面沉降形变信息。在初级结果中识别轨道误差、残余地形误差、大气延迟,分析各误差组分信号空间分布的特性,掌握时间上噪声的频率特性,为各误差组分评估方法提供基础分析。（2）通过气象模型了解研究区中天顶总延迟、静力学延迟、天顶湿延迟幅度特征及频率特征,并根据气象模型计算结果对研究区中大气垂直分层延迟进行了校正。气象模型校正效果在有些区域有一定的改善,整体校正结果较差,但有助于我们更好的了解各延迟组分特性,进而确定相位解缠后进行各误差组分评估。（3）针对大区域缓慢地表形变中大气垂直分层延迟比较明显问题,我们尝试了采用缩小区域方法,发现小区域中延迟影响较小,并将InSAR形变干涉结果与GPS监测结果进行了验证,再次证明大尺度中大气垂直分层延迟不可忽视。（4）采用多尺度分解方法,通过确定合适的高斯参数与分解尺度,成功的分离了长波长信号中的大气垂直分层延迟信号,进而采用加权最小二乘法进行评估。除了东北方向山区,该方法成功消除了研究区中北部、西南方向山区的延迟信息,缓解了东南方向山区的延迟信息,有力证明了采用多尺度分解方法缓解大气垂直分层延迟的可行性。

关键词：大气垂直分层延迟水平紊乱延迟轨道误差高斯差滤波气象模型 PS-InSAR las vlegas GPS

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