Untersuchung der Geländeeinflüsse und Korrekturmethoden beim Phasengradienten-Stapeln von InSAR

FENG Bin ,  

LI Menghua ,  

WEI Lei ,  

HUANG Cheng ,  

TANG Bohui ,  

摘要

Im Vergleich zur herkömmlichen Zeitreihen-InSAR-Technik, also TS-InSAR (zeitliche Serie der Interferometrie mit synthetischer Apertur), weist die Methode des Phasengradienten-Stapelns Vorteile auf, wie die Unabhängigkeit von Phasenentzerrung, geringe Empfindlichkeit gegenüber atmosphärischen Fehlern, hohe Recheneffizienz und geringere Beeinflussung durch Dekohärenz. Sie besitzt ein bedeutendes Anwendungspotenzial bei der Erkennung von Weiträumigen Hangrutschungen. Allerdings beeinflusst das komplexe Gebirgsgelände die Ergebnisse des Phasengradienten-Stapelns deutlich, was leicht zu falschen Deformationssignalen führt und die Anwendung einschränkt. Zur Bewältigung der genannten Probleme analysiert dieser Artikel systematisch die Wirkmechanismen der Einflussnahme von InSAR-geometrischen Verzerrungen und DEM-Fehlern auf die Ergebnisse des Phasengradienten-Stapelns und schlägt entsprechende Korrektur- und Unterdrückungsmethoden vor. Für geometrische Verzerrungen, die durch topographische Reliefunterschiede verursacht werden, wird eine Phasengradienten-Stapelmethode vorgeschlagen, die geometrische Verzerrungen berücksichtigt, indem die reale Bodenentfernung benachbarter Pixel eingeführt wird, um eine einheitliche räumliche Referenz für die Phasengradientenberechnung zu schaffen und den perspektivischen Verkleinerungseffekt effektiv abzuschwächen. Experimente im Oberlauf des Jinsha-Flusses zeigen, dass diese Methode den Einfluss der perspektivischen Verkleinerung auch bei geringerer Anzahl von Interferogrammen signifikant reduzieren und die Erkennungsfähigkeit von Oberflächendeformationen in komplexen Bergregionen verbessern kann. Die Experimentergebnisse zeigen, dass zur Gewährleistung der Vollständigkeit der Erkennungsergebnisse die Anzahl der Interferogramme beim Phasengradienten-Stapeln in der Praxis mindestens 180 betragen sollte. Im Hinblick auf DEM-Fehler erfolgt in diesem Artikel eine quantitative Analyse der Ausbreitungseigenschaften der verbleibenden topographischen Phase im Phasengradienten-Stapeln durch theoretische Herleitung; die Ergebnisse zeigen, dass das Ausmaß des Einflusses proportional zum absoluten Wert der kumulierten vertikalen Basis ist. Durch Optimierung der Basiskombination interferometrischer Bildpaare und Verringerung des absoluten Werts der kumulierten vertikalen Basis kann das durch DEM-Fehler verursachte falsche Deformationssignal effektiv unterdrückt werden. Theoretische Analysen zeigen, dass bei Verwendung des SRTM DEM (nominale Höhengenauigkeit von etwa 16 m) und Stapelung von 200 Sentinel-1-Interferogrammen, wenn der absolute Wert der kumulierten vertikalen Basis innerhalb von 600 m kontrolliert wird, der Einfluss von DEM-Fehlern auf die Ergebnisse des Phasengradienten-Stapelns mit dem Niveau des Zufallsrauschens vergleichbar ist. Weiterhin wurde anhand des großen Erdrutsches, der durch das Wenchuan-Erdbeben ausgelöst wurde, eine empirische Analyse durchgeführt, die die Vernunft und Effektivität der vorgeschlagenen Methode bei der Erkennung von Hangrutschungen in komplexen Gebirgsregionen bestätigt.

关键词

InSAR;Phasengradienten-Stapeln;Erkennung von Hangrutschungsrisiken;geometrische Verzerrung;DEM-Fehler;restliche topographische Phase;Erkennung von Oberflächendeformationen

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