PS-InSAR

PS-InSAR技術是“永久散射體合成孔徑雷達干涉測量”的多重嵌套縮寫，即Persistent Scatterer Interferometric Synthetic Aperture Radar。其中PS（永久散射體）指對雷達波的後向散射較強，並且在時序上較穩定的各種地物目標，如建築物與構築物的頂角、橋樑、欄桿、裸露的岩石等目標；InSAR(合成孔徑雷達干涉測量)是指利用同一地區不同期次SAR數據中的相位信息進行干涉測量的技術。

基本介紹

• 中文名：永久散射體合成孔徑雷達干涉測量
• 外文名：Persistent Scatterer Interferometric Synthetic Aperture Radar
• 簡稱：PS-InSAR

雷達干涉測量

雷達影像反映了雷達所發射的電磁波和目標物相互作用的結果。雷達干涉測量技術，綜合了合成孔徑雷達（SAR）成像原理和干涉測量技術，利用感測器的系統參數、姿態參數和軌道之間的幾何關係等精確測量地表某一點的三維空間位置及其微小變化。SAR本身是一種主動式微波感測器，由於其全天候、全天時獲取數據，並能穿透雲霧、煙塵和大面積獲取地表信息的特點而成為對地觀測領域不可或缺的感測器，尤其適用於傳統光學感測器成像困難的地區。

InSAR技術

InSAR技術以合成孔徑雷達複數據提取的相位信息為信息源獲取地表的三維信息和變化信息。InSAR通過兩副天線同時觀測（單軌模式），或兩次近平行的觀測（重複軌道模式），獲取地表同一景觀的復圖像對。由於目標與兩天線位置的幾何關係，在復圖像上產生了相位差，形成干涉條紋圖。干涉條紋圖中包含了斜距向上的點與兩天線位置之差的精確信息。因此，利用感測器高度、雷達波長、波束視向及天線基線距之間的幾何關係，可以精確地測量出圖像上每一點的三維位置和變化信息。

技術原理

PS-InSAR技術中的PS（永久散射體）指對雷達波的後向散射較強，並且在時序上較穩定的各種地物目標，如建築物與構築物的頂角、橋樑、欄桿、裸露的岩石等目標；InSAR(合成孔徑雷達干涉測量)是指利用同一地區不同期次SAR數據中的相位信息進行干涉測量的技術。

基於InSAR技術，對K+1幅SAR單視複數影像，經配準、輻射定標、PS探測和干涉處理，並藉助已知DEM進行差分干涉處理，得到K幅干涉和差分干涉圖、H個PS點以及各PS點在各差分干涉圖中的差分干涉相位集。在考慮地表形變、高程誤差、大氣影響及失相關的情況下，得到每個PS點在每幅差分干涉圖上的差分干涉相位組成，其中，對形變速率增量和高程誤差增量積分，可以得到每個PS點相對於主參考點的形變速率和高程誤差。同時，根據求解結果在PS離散點上進行相位解纏，經過積分，還可以獲得解纏的線性相位殘差（相對於主參考點）。

技術特徵

利用雷達衛星進行PS-InSAR干涉測量，具有以下特徵：

無需地面測站

由於雷達衛星干涉測量監測無需地面測站，因而可使監測時空範圍的設計更為自由、方便。同時，可以避免地面控制點的限制，尤其是許多中間過渡點（採用常規大地測量方法進行變形監測時，為傳遞坐標經常要設立許多中間過渡點），且不必建標，從而可節省大量的人力物力，大大提高監測效率。

主動發射微波

雷達衛星干涉測量由地面控制站根據監測任務安排，制定衛星數據獲取計畫，衛星根據編程指令，繞行地球通過制定區域時，向地面主動發射微波並接收回波完成測量。

觀測點密度高

常規監測條件下，1平方公里內的監測點數量一般為1-100個，離散孤立的監測點，僅能近似地反映區域形變的情況。雷達干涉測量監測點數平均密度可達20000個/平方公里，高密度分布的觀測點，為觀測區域內不同目標的形變分析提供客觀數據支持，進而實現區域內連續形變特徵分析。

全天候觀測

雷達衛星干涉測量不受氣候條件的限制，在夜晚或是風雪雨霧條件下仍能進行有效觀測。這一點對於汛期、多雲多雨地區的崩塌、滑坡、土石流等地質災害監測是非常有利的。

全自動化觀測

由於雷達衛星干涉測量的數據採集工作是自動進行的，同時衛星與接收站、接收站與用戶之間通過數據鏈路進行聯繫，故用戶可以較為方便地把雷達衛星干涉測量監測系統建成全自動化的監測系統。這種系統涉及不但可保證長期連續運行，而且可大幅度降低變形監測成本，提高監測資料的可靠性。

mm級精度

mm級的精度已可滿足一般崩滑體變形監測的精度要求，因而可在滑坡、崩塌、土石流等地質災害的監測中得到了廣泛的套用，成為一種新的有效的監測手段。

技術最佳化

利用雷達衛星進行干涉測量進行監測時也存在一些不足之處，主要表現在，大氣參數的變化（對流層水汽含量和電離層）、地形變化劇烈或植被覆蓋茂密區域的去相關引起的相位噪聲及失相干，複雜地形條件下的相位解纏，軌道參數（基線）等的精確校準和地形快速糾正等問題。