地面形变是由于地壳运动或者人类活动引起的，其中地面沉降是一个全世界性的问题。与人类生活密切相关的是采集地下矿产造成的矿区沉降和过度开采地下水资源而造成的城市沉降。世界上许多大中城市及矿区均发生了地面沉降，中国有90多个大中城市、50多个矿区都发生了不同程度的地面沉降。地面沉降对人民生命与财产安全造成了严重的影响，因此，目前迫切需要一种经济有效的技术进行地面沉降监测，满足城市和矿区地面沉降监测和地面沉降治理的需要。 合成孔径雷达干涉测量作为一种极具潜力的空间对地观测技术，在近10年来得到迅速的发展，也成为国际上的研究热点。其优势在于全天候、全天时工作，不受云雾的干扰，并能一次性大面积成像。合成孔径雷达干涉测量一方面能对全球大部分区域进行进行大规模、大面积的地形测量，另一方面能够监测厘米甚至毫米级的形变，为地面形变的监测提供了一个有效的工具。而在差分干涉雷达测量技术基础上发展起来的永久散射体技术，则在利用线性或者非线性模型来拟合长时间的地面形变信息方面更具优势，与GPS测量数据的对比表明，永久散射体技术的精度可以达到1毫米。 但是，无论是差分干涉雷达测量技术(DInSAR)还是永久散射体技术(PSInSAR)，都存在着一定的缺陷。差分干涉测量技术容易受到各种失相干因素的影响，例如：大气失相干、轨道误差失相干、DEM 误差失相干等，这些因素导致DInSAR的结果会出现较大的误差，从而影响DInSAR在地面形变监测中的应用。永久散射体技术或类似的技术，由于需要大量的数据资源，通过处理获得永久散射体(PS)的相位信息，然后对PS进行处理，利用线性形变模型或非线性形变模型获得地面形变情况，因此其数据需求量大，计算复杂，耗时长，限制了PSInSAR技术的应用。 本研究分别以华北某矿区和某城市为研究区，在基于DInSAR技术、详细分析InSAR、DInSAR以及PSInSAR 的基础上，研究了SSPS的理论基础与算法。在矿区内，通过DInSAR技术获得了矿区地面沉降，并基于时间序列分析了沉降的趋势。在城市，通过收集的少量SAR数据(10 幅左右)进行小数据集．PSInSAR(SSPS)的理论与方法的验证，获得了该城市地面沉降场分布图，这一结果与现有的地面沉降资料基本吻合。 本文的研究内容主要包括以下几个方面： (1)DInSAR 原理与背景分析分析了现有的差分干涉数据应用模式，对差分干涉的原理和数学模型进行了研究，并深入研究影响 DInSAR 结果精度的众多失相干因素。在此基础上，分析了DInSAR 的数据处理流程。 (2)时间序列的DInSAR 分析利用JERS-1 的L波段数据，通过DInSAR 获得了研究区内的地面沉降信息，通过对干涉纹图的分析，得到了研究区内4个因采矿而引起的沉降区的分布和沉降情况。对其中的2个沉降区进行了详细地分析，在时间序列上对比了它们的沉降情况，得到了这2个沉降区的沉降趋势。结果表明，利用DInSAR技术进行矿区地面沉降监测是可行的。而且利用时间序列的分析，可以明确得出沉降区的范围扩展、沉降速度以及沉降趋势。这对于目前国内的矿区沉降监测具有重要的意义。 (3)PSInSAR 理论研究在分析和应用DInSAR的基础上，详细分析了PSInSAR 的理论基础以及其算法模型，并研究了PSInSAR数据处理的流程。解决了PSInSAR的实现方法。 (4)SSPS 理论研究在深入分析 PSInSAR 理论的基础上，通过建立小数据集PSInSAR的数学模型，利用交叉干涉技术，提高了在小数据集中干涉像对的数量，从而满足了相位分解的基本要求。 (5)永久散射体的选择永久散射体是PSInSAR和SSPS的基础。通过永久散射体的强度系数进行永久散射体的选择，在小数据集的情况下会带来一系列的误差。这些误差可以通过设置强度系数的阀值来解决。通过综合的方法，论文解决了永久散射体的选择问题。另外，在选中的候选点中，并不是所有的点都是可行的。为了识别分离非PS点，论文引入了时间相干系数，通过分析PSC的时间相干系数，剔除不适合的点，满足了系统的要求。 (6)相位的分解相位分解是永久散射体技术中的另一个关键问题。Hanssen 法是利用LAMBDA 技术对相位进行分解。在分解中也包含着有关地面形变模型的选择问题。论文讨论了线性模型和非线性模型的建立问题。但是模型的复杂化意味这计算量和误差的同步增加。因此，线性模型是小数据集模式下的最佳选择。 (7)SSPS应用研究利用收集到的9景 ENVISAT 数据，通过SSPS技术对我国地面沉降重灾区，华北平原某城市地面沉降的监测应用研究，获得了比较满意的结果。与传统的PSInSAR或其它的SBAS等技术相比，SSPS减少了SAR数据的使用量，另外由于永久散射体的选择方法，减少了计算的数据量，提高了数据使用效率和程序的运算效率。所获得的结果表明，SSPS 不仅减少了数据的使用量，而且同样能够获得比较满意的结果。 论文着重研究了差分雷达干涉技术在地面形变监测中的理论与应用，在深入研究PSInSAR技术的基础上，提出了小数据集PSInSAR的理论算法模型，这是对永久散射体技术的创新，满足了当前情况下在雷达数据量较少的情况下对地面形变监测的需求，即可以利用少量的历史数据研究早期的地面形变，又可以通过少量的新数据进行前期的研究。因此，论文所提出的SSPS理论和方法对我国城市地面沉降监测具有重要的意义。在相关的领域也有较好的利用价值。