【摘要】：憑借快速、全天時(shí)、全天候、高分辨率等突出優(yōu)勢(shì),合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)技術(shù)在地形測(cè)繪和地表形變監(jiān)測(cè)等方面發(fā)揮了巨大作用。但是在重復(fù)軌道InSAR技術(shù)發(fā)展中,大氣效應(yīng)尤其是隨時(shí)空變化較快的大氣水汽會(huì)造成SAR回波的時(shí)間延遲,引起的測(cè)高誤差可達(dá)數(shù)十米、形變測(cè)量誤差達(dá)分米量級(jí)。為了定量研究并減弱大氣水汽對(duì)重復(fù)軌道InSAR測(cè)高的影響,探索采用InSAR技術(shù)的大氣水汽含量反演方法,本文研究了大氣水汽含量及其分布模式對(duì)InSAR測(cè)高的影響規(guī)律和利用InSAR數(shù)據(jù)的大氣水汽水汽含量反演的方法。論文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)包括:1.分析梳理了大氣水汽對(duì)InSAR測(cè)高的影響及水汽含量反演的研究現(xiàn)狀。介紹了InSAR技術(shù)的背景與優(yōu)勢(shì)和InSAR技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀,理論推導(dǎo)了大氣水汽對(duì)InSAR測(cè)高與DInSAR形變監(jiān)測(cè)的影響公式,分析了大氣水汽對(duì)InSAR測(cè)量的影響校正和水汽反演的研究現(xiàn)狀及現(xiàn)存問(wèn)題。2.設(shè)計(jì)了大氣水汽對(duì)重復(fù)軌道InSAR測(cè)高影響的仿真方案,并定量研究了不同參數(shù)情況下大氣水汽對(duì)測(cè)高的影響規(guī)律。該方案采用雷達(dá)衛(wèi)星條帶模式成像參數(shù)和給定的基線參數(shù),結(jié)合垂直分層水汽模型計(jì)算的水汽延遲相位,由DEM仿真受水汽影響的InSAR干涉相位,并根據(jù)仿真的干涉相位反演高程信息,統(tǒng)計(jì)高程誤差并分析大氣水汽對(duì)InSAR測(cè)高的影響,分別將水汽含量、基線長(zhǎng)度和入射角作為單一變量,定量分析了大氣水汽在不同參數(shù)下對(duì)高程測(cè)量的影響規(guī)律,給出了InSAR測(cè)高中削減大氣水汽影響的經(jīng)驗(yàn)。3.研究了不同分布模式大氣水汽對(duì)InSAR測(cè)高的影響規(guī)律。為了研究不同分布模式水汽對(duì)重復(fù)軌道InSAR測(cè)高精度的影響及基線估計(jì)對(duì)系統(tǒng)誤差校正作用,本文仿真不同分布模式的水汽模型,對(duì)主、輔SAR數(shù)據(jù)進(jìn)行干涉處理,反演受水汽影響高程并統(tǒng)計(jì)分析控制點(diǎn)高程誤差,研究不同水汽分布特征對(duì)InSAR測(cè)高的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明分布均勻的水汽近似系統(tǒng)噪聲,干涉處理中的基線估計(jì)對(duì)其有誤差配賦作用,但是不能削弱分布不均勻水汽。4.提出了利用重復(fù)軌道InSAR影像反演水汽含量的方法。針對(duì)無(wú)地表形變的重復(fù)軌道SAR數(shù)據(jù),干涉處理生成干涉圖,根據(jù)影像參數(shù)和基線參數(shù),結(jié)合DEM仿真雷達(dá)坐標(biāo)系下的地形相位,從干涉相位中去除地形相位并濾波從而反演高分辨率、連續(xù)的大氣水汽含量,干涉圖反演的水汽變化特征對(duì)研究區(qū)域的降水發(fā)生和發(fā)展趨勢(shì)有重要預(yù)測(cè)作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明時(shí)間間隔短、相干性好的SAR數(shù)據(jù)可以反演高分辨率、連續(xù)的水汽含量,這對(duì)高精度氣象理解與預(yù)報(bào)有重大意義。
【圖文】：

(a) 洛陽(yáng)地區(qū)仿真水汽含量 (b) 登封地區(qū)仿真水汽含量圖 3-3 仿真水汽含量由于 InSAR 測(cè)量中大氣水汽對(duì) SAR 數(shù)據(jù)的影響體現(xiàn)在延遲相位上，所以將可降水量轉(zhuǎn)換到延遲相位，然后根據(jù)相位-距離轉(zhuǎn)換公式轉(zhuǎn)換為大氣延遲相位。其中可降水含( )pwvP Z與天頂濕延遲（Zenith Wet Delay, ZWD）zwdR 的關(guān)系為：zwd pwvR P (3-2式中Π 是無(wú)量綱轉(zhuǎn)換因子[77]，具有明顯的季節(jié)性和緯度性變化特性，在粗略計(jì)算時(shí)，可以近似取平均數(shù) 6.2。由于 SAR 的成像方式為側(cè)視成像，需要將垂直方向天頂濕延遲zwdR 映射到雷達(dá)視線向（Line of Sight, LOS），，然后轉(zhuǎn)換為大氣延遲相位atm ，如公式(3-26)：4coszwdatm R (3-2其中 θ 是各 SAR 圖像像元對(duì)應(yīng)的側(cè)視角。若計(jì)算出 SAR 圖像像點(diǎn)坐標(biāo)( x , y )處的水汽延遲相位為atm ，相應(yīng)像元下的地形相

圖 3-4 實(shí)驗(yàn)區(qū) SRTM DEM參數(shù)參考 ENVISAT ASAR 和 ERS-1 衛(wèi)星采量( , , )s s sX Y Z 和瞬時(shí)速度矢量 ( , , )x y ZV V V，系表 3-1 仿真所用參數(shù)距延遲(km)方位向采樣間隔(m)距離向采樣間隔(m)波長(zhǎng)(cm)基線(m)830 24 20 5.67 80 區(qū) SRTM DEM 仿真無(wú)噪聲的干涉相位，進(jìn)部干涉圖如圖 3-5，可見(jiàn)大部分條紋清晰。
【學(xué)位授予單位】：解放軍信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：P407

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4 陳艷玲;黃s

本文編號(hào)：2666990