我国是一个地质灾害频发的国家,每年的地质灾害不仅给国家造成了巨大的经济和社会影响,还造成了人民群众生命财产的极大损失。地质灾害的发生往往伴随着地表的形变,因此对于地表形变的监测是预防地质灾害发生,降低灾害损失,快速恢复灾后重建的重要内容。地表形变的监测有多种手段,其中合成孔径雷达差分干涉测量(D-InSAR)技术以其监测面积,全天候工作,形变检测快速,成本低,形变监测连续等优势成为近年来地表形变监测的重要手段之一,研究和应用都取得了丰富的成果。当前,D-InSAR技术从常规的两个时间的形变监测能力发展到利用序列SAR数据进行长时间缓慢形变监测,进一步提高了地质灾害形变检测监测的能力。但是序列SAR差分干涉测量需要解决时间、空间去相干问题以及消除不同时间的大气延迟影响,为了克服这些不足,近年来发展起来的基于相干点目标的序列SAR差分干涉测量技术越来越受到重视,成为现在D-InSAR技术研究和应用的一个重要方面。通过对发展现状及实际需求的分析和总结,基于相干点目标的序列SAR差分干涉测量在地质灾害形变监测中还面临一些问题,需要进一步深入研究解决：首先是地形起伏地区的InSAR影像配准,特别是是对于振幅相位不一致导致的失匹配现象需要进一步研究；其次,序列SAR干涉像对的优化选取问题；再次,基于相干目标的序列SAR差分干涉测量技术在不同类型地质形变监测中的应用分析。针对这些问题,本文从以下几个方面进行了研究：1)基于局部地形特征的InSAR影像配准。论文首先对InSAR影像的常规配准方法进行了分析和总结,然后对无地形信息辅助和地形信息辅助的InSAR多级匹配方法进行了研究和比较,并通过两景三峡地形起伏较大地区的InSAR数据对两种算法进行了实验和验证,分别从配准点的偏移、相关系数、相关系数的分布等方面对这两种算法进行了比较。论文系统地分析了地形因素对SAR成像以及InSAR相干性的影响,并重点研究了地形起伏导致的振幅相位不一致问题,并以此为基础,提出了基于局部地形特征的InSAR配准算法,并使用相同的数据进行该算法的配准实验,根据实验的过程和结果对算法的有效性进行了验证,并与其它两种方法的配准结果进行了比较和分析。2)序列SAR干涉像对的优化选取。序列SAR干涉像对的选取对干涉的相干性和相干点目标的提取都有影响。本文从InSAR相干性估计原理出发,对InSAR去相干因素进行了总结,然后根据时间基线、空间基线和多普勒频率质心等三个影响因素进行了序列SAR公共主影像的选取和基于最小生成树的序列SAR差分干涉像对选取方法研究和实验,从方法的原理和实验的结果对这两种方法的特点和适用范围进行了比较和总结,在此基础上,将所有的干涉像对评价值投影到三维空间,根据聚类理论,提出了干涉像对的盒式选取算法。进一步针对序列SAR差分干涉处理的特点,研究了序列SAR差分干涉处理对时间连续性的要求,将时间基线影响因素转换为时间连续性条件,提出了基于时间连续性的盒式选取算法并进行了实验和分析。该算法较好地满足了干涉像对的相干性和时间连续性的要求。3)利用D-InSAR技术进行不同类型地质灾害形变检测的应用研究。论文的研究目标就是如何提高D-InSAR技术地质灾害形变检测的效果,为此进行了两种不同形变类型的地质灾害形变检测的应用研究。一种是选择常州市作为强相干区域进行了城市沉降形变的检测,另一种是选择长江三峡的新滩滑坡作为弱相干区域进行了滑坡形变的检测。论文研究了不同相干点目标序列SAR差分干涉测量方法的应用效果,通过对形变检测成果的分析,对不同的基于相干点目标的形变检测方法用于不同类型灾害形变检测的有效性进行了评价。4) InSAR数据处理与仿真软件原型系统的研制。根据论文研究及应用的需要,论文进行了InSAR数据处理与仿真软件的研制。具体包括软件的体系结构设计、插件式架构设计、基本类设计以及开发和运行环境设计,重点描述了相关功能模块的设计和实现。系统初步实现了InSAR数据输入、处理到输出的完整流程及SAR和InSAR仿真功能,并给出了软件运行的初步结果。最后对本文的研究内容和创新点进行了总结,并对未来的研究方向和研究设想进行了展望。