InSAR地表形变监测中对流层延迟校正研究

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InSAR技术是近几年迅速发展起来的基于面观测的空间大地测量新技术。然而,InSAR技术受对流层延迟效应的严重影响,降低InSAR技术本身的监测精度,限制了 InSAR技术在高精度地表形变监测领域的应用。本文选用45景Sentinel-1A数据,利用小基线集InSAR技术结合MODIS水汽产品和GACOS大气校正模型,监测贵州省六盘水市盘县在2018年1月至2019年7月间的地表形变情况,并对两种大气校正方法以及二者结合的方法在研究区使用效果进行了对比分析;对盘县监测到的12煤矿采空沉降区域进行了时间序列分析;为验证Sentinel-1A时序InSAR监测结果的准确性,使用L波段ALOS-2数据对监测结果进行精度比较。本文主要研究工作如下:(1)针对InSAR地表形变中对流层延迟误差对监测结果的影响,重点分析了对流层中大气水汽对重复轨道InSAR测高和D-InSAR监测形变的影响机理。介绍了对流层延迟效应在InSAR测量结果中的具体表现形式,主要可分为垂直分层延迟的影响和湍流混合延迟的影响,二者在干涉图中表现形式不同,影响区域也不同,因此在去除干涉图中的大气相位时,应分别考虑二者的影响。除此之外,归纳总结了 InSAR测量中对流层延迟校正的方法。(2)使用覆盖贵州省六盘水市盘县45景C波段Sentinel-1 A数据,利用MODIS、GACOS及本文提出的MODIS+GACOS方法去除干涉图中大气相位,联合时序InSAR技术获取研究区内准确的地表形变信息。选取典型形变区域,对比MODIS、GACOS和MODIS+GACOS三种不同大气校正方法联合时序InSAR得到的研究区平均形变速率,实验结果表明,使用MODIS方法精度提高2.3%,使用GACOS方法精度提高12.9%,使用MODSI+GACOS方法精度提高了 20.5%,结果表明二者结合的方法能够更为有效的去除大气相位误差。(3)利用L波段ALOS-2数据对形变监测结果从两个方面进行精度比较:1)判断两种数据源监测结果中,形变区域的范围和形变中心点是否一致。实验结果表明二者获取的形变区域范围较为一致,选取的典型形变区a1形变范围差0.26km2,a7差0.1km2,a9差0.42km2,形变中心点位置基本一致。2)判断两种数据监测结果中,形变区内形变量的大小是否一致。结果显示两种数据源获取得到的形变区形变量值变化趋势一致。对比三处典型区域平均形变速率发现a1相关性0.68,a7相关性0.9,a9相关性0.84。本文通过对贵州省六盘水市盘县典型形变区进行InSAR地表形变监测,并对监测结果进行对流层延迟校正,结合时序InSAR技术获取更加精确的地表形变信息,经过对监测结果进行分析验证,获取研究区较为准确的变形范围和变形量,为预防滑坡,保证人民生命财产安全提供重要的判断依据。
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