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随着中国高速铁路的迅速发展,高速铁路形变监测也逐渐受到人们的广泛关注。目前中国高铁的时速非常快且承载乘客数量较多,造成铁路轨道承受极大压力,许多高速铁路都建在高架桥上,桥梁长期承受重力及晃动,势必会造成桥墩的形变。中国高速铁路四通八达,各个地区地质条件不同,有些高速铁路区域土质松软,易形成铁路沉降。以上问题均会造成铁路交通的安全隐患,所以铁路形变监测是非常必要的。近年来,星载干涉合成孔径雷达技术(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)不断发展,可以全天候、不间断、大范围、高空间分辨率的长期对地监测,且不受恶劣天气的影响,相比于光学图像具有更大的优势。在此基础上发展起来的星载合成孔径雷达差分干涉测量技术(Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar,DInSAR)可以用于测量地表形变,但受到大气延迟和时空基线失相关的影响,很难提高形变测量精度。永久散射体雷达干涉测量技术(Permanent Scatterers Interferometric Synthetic Aperture Radar,PSInSAR)将永久散射体作为研究对象,不受时空基线去相干影响,广泛应用于地表形变监测领域,继承了InSAR技术优势的同时还具有很高的地表形变监测精度。PSInSAR技术可以达到毫米级的地表形变监测精度和分米级的(Digital Elevation Model,DEM)高程误差估计精度。本文主要研究PSInSAR及DInSAR数据处理方法,在理论基础上,对PSInSAR及DInSAR数据处理进行工程化应用。主要研究工作如下:1、详细了解了中国目前地表形变现状并重点分析了中国高速铁路对铁路沉降监测的应用需求和PSInSAR用于铁路沉降监测的可行性。2、通过对干涉相位组成分量的分析,引出了DInSAR数据处理的基本原理。详细分析了DInSAR数据处理流程并分析了数据处理过程中误差来源为后续工程化应用提供理论基础,最后结合Sentinel-1A实测数据对2017年8月8日九寨沟地震进行了地表形变监测实验,得到了九寨沟地震区及附近地表形变结果。证明了DInSAR在地表形变监测方面的能力。3、对PSInSAR数据处理原理和数据处理流程进行了详细分析,并重点研究了永久散射体(Permanent scatterers,PS)的识别及构网方法,通过实测数据对比了目前现有的几种PS点识别方法的优势与不足。在此基础上,通过时间跨度为4年的36幅Sentinel-1A实测数据对西安市高铁北站及周围区域进行了沉降监测,得到了郑西高铁西安段及周边区域的沉降速率场,并对结果进行详细分析。4、随着星载干涉合成孔径雷达的不断发展,可用于数据处理的干涉数据丰富且数据量巨大,要实现高效、快速、高精度数据处理,对PSInSAR数据处理系统和DInSAR数据处理系统进行工程化应用是非常必要的。本文从差分干涉处理整体出发,对PSInSAR数据处理系统和DInSAR数据处理系统划分成独立的子环节,每个环节设计独立的输入输出和参数设置界面,整个软件系统设计统一的报错系统,提高了整体软件的稳定性。