INSAR测量原理PPT学习教案.pptx

**干涉合成孔径雷达（INSAR）测量原理** 干涉合成孔径雷达（Interferometric Synthetic Aperture Radar，简称INSAR）是一种遥感技术，利用两幅或多幅SAR（Synthetic Aperture Radar）图像的相位信息来获取地表特征的三维信息，如地形高度、地面形变等。其基本原理基于电磁波的传播特性以及SAR成像的几何关系。 **一、INSAR成像几何原理** 1. **双天线配置**：INSAR通常采用同一飞行平台上的两副天线S1和S2，天线间的基线B和角度α定义了观测系统的几何布局。 2. **地表点与天线的距离**：地面上一点P到天线S1的距离r1和到天线S2的距离r2，以及天线S1的高度h0，构成测量的基础。 3. **下视角与相位差**：天线S1相对于P点的下视角θ导致两幅SAR图像在成像后像素不完全重合，需要进行图像配准。 **二、相位信息处理** 1. **相位配准**：通过对两幅图像进行共轭相乘运算，提取相位信息。式1.1和1.2描述了这一过程。 2. **相位主值与绝对相位**：相位主值（相位包络）是相位在[-π, π]范围内的值，通过相位解缠可得到绝对相位。 3. **相位解缠**：根据相位主值计算绝对相位，例如，式1.5和1.7展示了如何利用三角几何关系推导目标点的高度。 **三、地表高度测量** 1. **高度计算**：结合飞行载体的时钟信息（r1），天线高度h0，角度α，以及相位解缠得到的相位信息，可以计算出地表点P的高度h。 2. **数字化处理过程**：将上述计算过程转化为计算机算法，实现地表高度的精确测量。 **四、相位解缠算法** 1. **最小二乘法**：相位解缠通常采用最小二乘法，如式1.8所示，通过优化相邻像素之间的相位差异，寻找最佳的相位解缠方案。 2. **迭代方法**：如四向加权最小二乘迭代法，通过多次迭代调整相位，确保整体相位的连续性。 3. **二维离散余弦变换**：可以使用离散余弦变换（DCT）求解泊松方程，进而进行相位解缠，得到平滑且连续的解缠相位。 INSAR技术结合了雷达成像和相位信息处理，能够提供高精度的地表高度测量和形变监测，广泛应用于地质灾害、城市基础设施监测等领域。通过相位解缠算法，可以有效地解决相位包络的非线性问题，实现精确的地表特征提取。