相干目标DInSAR高级技术对比分析及关键模型研究

DInSAR技术可全天侯、大面积，cm级提取地表形变信息，已成为一项重要形变监测技术，弥补了水准、GPS等常规监测手段的不足。在此基础上发展起来的DInSAR高级技术(如干涉图叠加方法、SBAS技术和永久散射体技术等)精度更高更稳定，已经在地表沉降、地震与滑坡监测等领域得到了成功应用。随着矿山、地铁等地下工程与城市发展，对地面形变监测显得尤为重要。本项目主要就雷达差分干涉处理高级技术中存在的问题和关键技术（如干涉相位叠加技术中信噪比提高、高相干点目标提取、DInSAR高级技术非线性函数模型的建立与参数求解、高相干点数据融合理论等）做深入的分析与对比研究。选择资兴矿区和天津市区作为实验场，选取ENVISAT ASAR数据进行以上关键问题的数据处理实验，对比分析各高级技术的特点与优势。选择较有效的算法，将GPS、水准和SAR干涉得到的形变量进行集成，以获取各自地表高精度三维形变量。

本项目提出了融合GPS数据的PS-DInSAR技术公用主影像的优化选取方法，在公用主影像的优化选取模型中增加了影像大气延迟变化影响因子，推导了顾及大气延迟变化影响因子的综合函数模型，提高了矿山地表形变监测精度；在PS点的识别与提取方面，提出了基于时序相关系数阈值与振幅离差阈值并集和交集的PS点识别策略，创新性的给出了交集、并集的高相干点目标提取模型；提出了融合水准、GPS、地质等数据的PS-DInSAR技术，详细介绍了它的基本方法与流程，给出了融合GPS数据的优化函数模型，指出了融合多源数据可消弱永久散射体技术中系统误差的影响，能扩大PS-DInSAR技术邻域相关模型的空间自相关距离和模型的稳健性，系统地分析了离散点测量数据的融合理论。针对InSAR技术中时空去相干和大气延迟的瓶颈问题，创新性的提出了公用主影像干涉图加权叠加方法，改进了任意主影像干涉图叠加方法，采用公用主影像方法，对干涉图相干性高低进行定权，再考虑权重进行叠加分析，研究推导了减弱大气延迟影响、提高信噪比的数学模型。在SBAS技术理论研究和Stacking方法试验的基础上，结合这两种技术的优势，创造性的提出了短基线集干涉图加权叠加方法，并实例验证了该技术在地表形变监测中的精确度和解算优势。进行了DInSAR集成GPS的矿山地表形变监测研究，并与开采巷道及其地表沉陷反演进行了对比验证，在南方矿山地区起得了较有效的监测结果。给项目不仅对发展地球科学具有重要的理论意义, 而且对于满足国民经济和社会发展也有重大的现实意义。. 该项目发表第一作者论文6篇，其中EI检索2篇，CSCD 4篇，投稿已接受2篇CSCD论文，还已投稿第一作者论文5篇，其中SCI1篇和EI1篇，CSCD3篇；出版专著1部，申请发明专利1项；合作成果获湖南省自然科学三等奖，2011年个人获湘潭市青年科技奖；课题组其他成员发表论文8篇，其中SCI2篇和EI2篇；正在培养硕士研究生6人，培养博士后1人。. 在该项目执行期间，项目组就相关研究内容和科学问题，与英国格拉斯哥大学、德国地学研究中心、武汉大学、中南大学等相关研究单位展开了广泛的合作研究，项目组成员多次参加国际国内学术会议，保证了该项目高质量的完成。