合成孔徑雷達(dá)干涉測量（Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR）技術(shù)作為一種新興的對地觀測技術(shù)近年來不斷發(fā)展完善,其高效精確獲取地表微小形變的能力已被大量應(yīng)用于地面沉降、山體滑坡、地震形變等領(lǐng)域。礦山開采引起的地表沉陷問題危害生產(chǎn)安全、制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展,而準(zhǔn)確測量礦區(qū)地表形變一直是礦山測量中的難題。將InSAR技術(shù)應(yīng)用于礦區(qū)地表形變監(jiān)測,能夠克服傳統(tǒng)測量手段的局限,高效獲取礦區(qū)大范圍地表形變。然而開采沉陷與普通地面沉降不同,開采沉陷區(qū)地表形變情況更加復(fù)雜,形變方向和強(qiáng)度隨地下開采的變化而不斷變化,單純依靠InSAR獲取的雷達(dá)視線向形變無法實現(xiàn)對真實地表形變有效監(jiān)測。為了解決這一問題,本文提出使用升降兩個軌道InSAR形變結(jié)果,結(jié)合雷達(dá)成像幾何與地表真實形變的空間關(guān)系,構(gòu)建模型提取地表準(zhǔn)三維形變場,利用提取結(jié)果研究地表形變特征,監(jiān)測地表變化動態(tài)。以窯街礦區(qū)為研究區(qū),在利用SBAS-InSAR技術(shù)獲取兩軌道雷達(dá)視線向形變的基礎(chǔ)上,建立準(zhǔn)三維地表形變提取模型并開展應(yīng)用。通過對比分析發(fā)現(xiàn),利用提取的準(zhǔn)三維形變結(jié)果能夠清晰反應(yīng)礦區(qū)地表形變分布態(tài)勢及... 

【文章來源】：蘭州大學(xué)甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

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技術(shù)路線圖

蘭州大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文基于升降軌InSAR技術(shù)的準(zhǔn)三維地表形變監(jiān)測方法研究14第二章InSAR技術(shù)基本原理簡介InSAR技術(shù)作為一種新興測量技術(shù)，通過提取雷達(dá)數(shù)據(jù)相位信息獲取地表的三維和表面變化信息，與傳統(tǒng)測量技術(shù)在理論基礎(chǔ)和實際操作上都有著本質(zhì)的區(qū)別，掌握InSAR技術(shù)基本原理是成功應(yīng)用該技術(shù)的基礎(chǔ)前提。本章圍繞InSAR的成像模式、幾何關(guān)系、相位成分及D-InSAR、時序InSAR的基本原理和數(shù)據(jù)處理流程進(jìn)行詳細(xì)闡述。2.1InSAR2.1.1SAR側(cè)視成像幾何特征SAR成像在方位向上隨著平臺的移動而成像，在距離向上則是以斜距投影的投影方式，按照與傳感器的遠(yuǎn)近距離，近距離先收集信號遠(yuǎn)距離后收集信號，地距與斜距空間幾何關(guān)系如圖2-1所示，SAR入射角為θ，地面距離RG與斜距RS關(guān)系為：SinRRSG（2-1）圖2-1SAR斜距投影示意圖由于地面地形高低起伏，在不同地形條件下SAR斜距投影并不能一直保持式2-1的比例關(guān)系，由此產(chǎn)生多種不同情況，如圖2-2所示：①區(qū)為正常斜距投影；②區(qū)地表為迎著雷達(dá)視線的斜坡，地表坡度使雷達(dá)相對入射角減小，造成相同地距情況下斜距縮短，稱為透視收縮；③區(qū)為背向雷達(dá)視線方向的小坡度斜坡，在坡度與雷

蘭州大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文基于升降軌InSAR技術(shù)的準(zhǔn)三維地表形變監(jiān)測方法研究15達(dá)入射角之和小于90°的情況下，雷達(dá)天線可以接收到此坡面的回波信號，但是與②區(qū)相反的是此時地表坡度條件使雷達(dá)相對入射角變大，造成比正常斜距投影更長斜距的背坡透視收縮現(xiàn)象；④區(qū)山體回波信號由于坡頂距離傳感器更近，造成坡頂信號記錄在前，坡底信號記錄在后，這種現(xiàn)象也就是常說的頂?shù)椎怪糜纸凶霪B掩，同時這部分坡體的回波信號又與坡前平地的信號及坡頂部分信號混疊在一起，導(dǎo)致SAR影像上這一區(qū)域信號無法使用；⑤區(qū)所在區(qū)域為背坡坡度與雷達(dá)入射角加和大于90°的區(qū)域，雷達(dá)信號被山體遮擋無法到達(dá)地面，也就沒有回波信號被雷達(dá)天線接收，在SAR影像上表現(xiàn)為黑色陰影，這一特征被稱為雷達(dá)陰影。由上面分析可知，地面上能被雷達(dá)天線正常獲取可用回波信號的區(qū)域為①、②、③這三類區(qū)域，④、⑤兩種類型地區(qū)，無法應(yīng)用InSAR技術(shù)獲取地表形變。因此在使用SAR影像進(jìn)行InSAR處理前，應(yīng)先對研究區(qū)地形進(jìn)行分析，了解所選數(shù)據(jù)源可以實施監(jiān)測的有效區(qū)域。圖2-2SAR影像幾何特征示意圖2.1.2InSAR成像模式InSAR能夠得以實現(xiàn)的基礎(chǔ)是星載SAR系統(tǒng)對同一區(qū)域獲取兩景以上的SAR影像對，使像對上的同名地物點產(chǎn)生相位差從而實現(xiàn)干涉。SAR影像對的成像模式主要有雙天線單軌橫向模式、雙天線單軌縱向模式和重復(fù)軌道單天線模式[16]。雙天線單軌橫向模式（Cross-trackinterferometry，XTI），即在同一飛行


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