星载宽幅合成孔径雷达干涉测量

宽幅合成孔径雷达干涉的相关理论及其相关应用。 

星载合成孔径雷达干涉测量是２０世纪发展为迅速、*应用潜力的新型对地观测技术,宽幅合成孔径雷达干涉测量则是其拓展,是当前国际遥感界乃至地学界极为关注的热点研究课题。本书概要介绍了目前国外已经发射成功且具有宽幅模式的SAR卫星基本情况,系统地叙述了星载宽幅合成孔径雷达的成像与干涉原理,重点分析了星载宽幅合成孔径雷达图像拼接等关键技术,阐述了其干涉去相干性和相关误差的影响规律与大小,并对星载宽幅合成孔径雷达干涉测量的大气影响进行了初步研究。在此基础上,研究了基于多源多模式雷达干涉的形变场融合方法,后利用宽幅合成孔径雷达差分干涉测量,对伊朗巴姆地震、汶川地震和于田地震进行了变形获取与分析研究,获得了较好的结果。

蒋廷臣，男，汉族，四川蓬安人，中国共产党党员，副教授，现任职于淮海工学院测绘工程学院。1999年于长安大学测绘工程专业毕业，获工学学士学位；2004年毕业于长安大学大地测量学与测量工程专业，获工学硕士学位；2010年毕业于武汉大学，获大地测量学与测量工程专业博士学位。

第１章　绪　论1.1 引　言1.2 合成孔径雷达及其干涉技术的研究现状1.3 宽幅SAR干涉测量技术国内外研究现状1.4 具有宽幅模式的SAR卫星及相关参数1.5 小　结第２章　宽幅合成孔径雷达成像与干涉原理2.1 概　述2.2 合成孔径雷达基本原理2.3 宽幅合成孔径雷达基本理论2.4 宽幅合成孔径雷达干涉测量2.5 小　结第３章　星载宽幅合成孔径雷达影像拼接3.1 概　述3.2 宽幅SAR零级数据拼接3.3 单Burst干涉图生成与拼接3.4 子条带干涉图拼接3.5 小　结第４章　宽幅合成孔径雷达干涉去相干性与误差分析4.1 概　述4.2 宽幅合成孔径雷达干涉的去相干性分析4.3 宽幅SAR干涉测量误差分析4.4 大地水准面差距的影响及改正4.5 实　验4.6 小　结第５章　宽幅SAR干涉图大气效应校正5.1 概　述5.2 宽幅SAR干涉测量中的大气影响分析5.3 基于外部数据的大气改正方法5.4 基于非外部数据的大气改正方法5.5小　结第６章　多源多模式雷达干涉与融合6.1 概　述6.2 多模式干涉测量6.3 基于多源多辨率雷达干涉的形变场融合6.4 小　结第７章　宽幅SAR干涉监测地震形变实例7.1 伊朗巴姆地区地震7.2 四川汶川地震7.3 新疆于田地震7.4 小　结参考文献附录　英文缩略语对照表

星载宽幅合成孔径雷达干涉测量是利用合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)卫星扫描模式观测地表而获取其几何信息的技术,又被称为ScanSAR(scanning interferometric synthetic aperture radar)干涉测量。宽幅SAR图像强度信息已应用于资源勘探、环境监测、海洋探测、防灾减灾、土地利用和森林调查、农作物估产、国家安全等方面,取得了重大成效.由于合成孔径雷达卫星设备性能和定轨技术的改善和提高,宽幅SAR干涉的前提条件即扫描同步和极限基线已得到保证,同时,已发射和即将发射多颗具有宽幅模式的SAR卫星,为宽幅SAR干涉研究应用提供了丰富的数据资源,故星载宽幅干涉测量技术为地壳板块运动及地球动力学研究提供了契机。 星载宽幅合成孔径雷达干涉测量相对于其他模式干涉测量而言,尽管分辨率较低,但具有重访周期短和宽幅的优点。重访周期短则易监测地表缓慢变形,宽幅不仅可消除具有累积效应的基线误差,而且在监测精度与条带模式相当的条件下,其获取的宽域形变场更能用于发震机制分析,同时其多模式干涉测量可为干涉图时间序列分析提供条件,故星载宽幅合成孔径雷达干涉测量理论与方法已成为一个热点研究与应用的新方向。我国“８６３高”技术研究发展等计划也把雷达成像列为重点项目,但由于受到数据源质量、数量和相关参数信息的限制,目前我国还处于利用国外提供的干涉数据进行研究的阶段,尚未在国内大规模应用。抓住时机,充分利用目前雷达卫星提供的海量影像资源,对宽幅SAR干涉测量技术的理论和实现进行深入的研究,对我国InSAR技术紧跟国际发展潮流具有非常重要的科学意义。笔者在承担国家自然基金项目(编号:４１００４００３)、江苏省测绘科研项目计划(编号:JSCHKY２００９０２) 和完成博士论文的过程中,密切关注星载宽幅合成孔径雷达干涉测量技术的前沿发展,在学习和吸收有关宽幅合成孔径雷达干涉测量书籍、专著和论文等成果的基础上,对合成孔径雷达干涉测量的理论和应用进行了认真研究,并积累了一些经验,取得了一定成果,本书是这些经验和成果的全面总结。在本书的编写过程中,笔者还参考了大量相关文献资料,吸取了国内外研究成果,力争在加强星载宽幅合成孔径雷达干涉基本理论和方法研究的同时,反映其干涉研究和应用的新发展,为关注和从事星载宽幅合成孔径雷达干涉测量研究的青年学者和研究生们提供学习参考资料。 本书共分为７章,第１章简要地介绍了SAR和星载宽幅干涉测量的发展历史、研究现状及几个典型的雷达卫星系统；第２章叙述了合成孔径雷达和宽幅SAR成像原理,并在此基础上分析了其关键成像参数和性能,研究了TCN坐标系中的宽幅合成孔径雷达干涉测量数据学模型及其干涉测量流程,并与条带干涉测量进行了异同点的比较；第３章针对宽幅SAR影像的拼接方法进行了研究,分析了条带SAR图像和Burst图像的频谱特性,研究了全孔径拼接法和SIFFT拼接法,介绍了单Burst干涉图生成流程,研究了用于Burst干涉图拼接的时域拼接法、相关拼接法和综合法,后针对子条带间的特性,提出了基于配准加权的子条带拼接法,并用实验进行了验证分析；第４章研究了宽幅SAR干涉去相干性和测量误差处理分析,比较了与条带干涉测量去相干性的异同点,研究了ScanSAR干涉测量与条带干涉测量不同的几何去相干和扫描同步去相干,研究了基线误差和DEM误差影响宽幅干涉测量结果的数学模型,以巴姆地震为例对其进行了验证分析,后研究了大地水准面差距对宽幅干涉测量结果的影响规律和程度,阐述了基于EGMＧ９６模型计算大地水准面差距的方法；第５章介绍了ScanSAR干涉测量中的大气影响研究；第６章重点讨论了多模式的合成雷达干涉测量和多源多模式的形变场融合;第７章以伊朗巴姆地震、汶川地震和于田地震为例,对这些地震利用合成孔径干涉测量获取相应的形变场,并进行了分析研究。 在本书出版之际,感谢香港中文大学林珲教授在百忙之中为本书欣然作序,感谢香港中文大学博士后张瑞博士为本书撰写三维形变场重构部分内容；感谢测绘出版社的编辑同志为本书出版的积极支持；感谢国家自然科学基金、江苏省六大人才高峰项目、江苏省青蓝工程及高校优秀中青年教师和校长境外研修计划、江苏高校优势学科建设工程项目、江苏省“３３３高层次人才”培养工程项目、连云港市第五期“５２１高层次人才培养工程”项目、江苏硕士点增点学科、江苏省测绘局测绘科研基金和淮海工学院专著基金的资助。 由于星载宽幅合成孔径雷达干涉测量是一个多学科相互交叉渗透的新兴领域,涉及对地观测、无线电技术、影像处理与模式识别、现代数据处理技术、测绘科学等诸多学科的相关知识,加之时间和作者水平有限,书中难免有错误和不足之处,敬请读者不吝指正。

星载宽幅合成孔径雷达干涉测量是一个多学科相互交叉渗透的新兴领域。