inSAR设备在矿区地形测绘中应用

张 鑫

（辽宁省地矿测绘院有限责任公司，辽宁 沈阳 110121）

如今，经常使用的矿区地形测绘的主要手段便是在开采区设立移动地面测绘站，通过全站仪、水位仪、GPS定位仪等设备获得检测值，利用精密平差运算获取到地面细小变化值[1]。但然而由于国内西北地区的矿区主要集中在黄土高原，地形地貌非常复杂，地面沉陷经常会以坍塌、裂隙、凹陷台等形态出现。所以，矿区急需一种高准确度、高覆盖率、高精准率的地形监测手段。由于遥感技术的迅猛发展，雷达感应技术中的差分干涉技术(D-InSAR)已然在地形变动、区域下降、冰川运动等多个领域方面取得了实际使用效果，这为西北黄土高原矿区复杂的地势、地形、地貌条件下地形的动态监测和预警提供了新视角。

1 inSAR设备在矿区地形测绘中数据处理实现过程

1.1 干涉对的选取

干涉对的选取不单单关系到SAR技术对矿区地形测绘的监测精确度,还关系到是否可以生成干涉图像。如果干涉对的选取不恰当甚至会造成测绘实验的失败。选择干涉对，这其中至关重要的两个影响因素便是空间垂直基准线和时间基准线,对于通过SAR数据和MoDEL监测地面地形地貌变化,应该适当选取空间垂直基准线比较小的干涉对,当然其长度要小于l00m,这样一来，就可以最大限度地减少地形和杂物对测绘精准度的不利影响。空间垂直基准线的长度变化越小,那么其来自地形的影响就越小；时间基准线也需是将长度变化幅度尽可能的降低,以降低因为时间而引起的地表起伏状况的改变造成的不相干关系。选用相距不到45天的春、秋两季的信息数据去做干涉对,这个时候由于地面植被覆盖率比较低,呈现裸露状态,信息数据采集度和相干性要高于其他两个季节，通过干涉相位的变化去预估地形地貌的方法有许多,由于对很多地方来说，DEOL方法比较容易获得,所以较多时候会采用二轨法inSAR技术这种简单易操作的方法。

1.2 差分干涉图像的生成和过滤

由于卫星监测的初始数据覆盖率比较大，为了让矿区地形测绘的相关研究更加有效、直接，在获取的试验区域PALOSAR 雷达影像信息的基础之上，选择其中的九个卫星影像图像，之后再对其进行适度裁剪，这九个卫星影像图中的任意两个影像便可形成对立影像集合，为了在以后的干涉处理中减弱时空失量相干作用的程度，就必须在组合影像信息中对其时间、空间基准线进行控制、把握，影像信息对时空基准线的控制基本维持在145天左右，换句话说也就是在三个周期运转内，控制其垂直基准线在870m以内，以便满足以上条件的影像信息数据集合控制在十二个。基于这十二个影像信息数据的采集，利用二轨分差法进行模拟处理，之后获取到十二个分差干涉图像。这种方法需要一个内部的DEOL与相同时间内获得的两种景观图像之间覆盖某一地区的不同角度，提高其SAR影像的利用率。通过双轨InSAR技术去监测地表地形地貌数据的处理过程与相关环节，在其过程中需要严格注调控SAR影像干涉对对亚像元配精却配准度(0.6个像元),之后控制双方相乘计算生成干涉图比,再用DEOL去初步模拟并排除非正式图像生成的干涉图中的有关地形地貌变化的形变位置,最后对其干涉图进行过滤处理即可。

2 inSAR设备在矿区地形测绘中的应用

2.1 提高影像配准精确度

有关星载SAR干涉图像卫星是其在一般轨道上进行2次分离过境以后，对地面同一发射地点进行发射之后再将回波信号进行回收，因为卫星2次分离的时间和距离并不一样，因而2次获取的数据信息就形成了2个不一样坐标集合的数据信息，要想将这2个数据信息集合进行干涉处理，就必须明确这2个数据信息集合中有哪些是同一个地点的数据信息，换句话说也就是找出同名地点。所以，影像配准实际上就是将2幅影像探寻出同名地点的具体过程。影像配准的准确率会直接影响以后的干涉图像处理、差分干涉处理等环节，因而影像配准是这当中最基本、最重要的一步。为了获取较高质量的干涉图像信息，就必须对两幅 SAR 影像图进行精准配率，其配准过程通常情况下会分成3步，低配准、像素级配准、子像素级配准，见图1。

图1 SAR 影像图测绘实际结果

2.2 减小之后测绘图像的计算误差

低配准普遍情况下会通过卫星轨道的数据信息对影像进行精确配准，其准确度高达 30 个像素。对于图像模拟信息中心(行，列)进行计算，找出 目标地点P 点在卫星轨道系统(X,Y,Z)的具体位置，之后在开普勒计算公式的运算基础上，计算出2幅卫星图像的具体位置，对应出椭球坐标上的目标P点，计算图像系统(行，列)的坐标体系后，最后获得卫星图像之间的(行，列)坐标差别就是低偏移距离，这个偏移距离的精确度均为 30 个像素。

通过大尺度的有关窗口进行像素级配准，使图像信息之间有关行列坐标的偏移距离计算高达 1 个像素。小窗口进行亚像素级相关的精配准，使影像之间的配准度高达 0.5至0.1 个像素级别，为以后的搜索检测地点和偏移距离参数的计算做好充足的准备。

3 结语

本文对inSAR设备在矿区地形测绘中应用进行分析，依托inSAR设备对卫星图像的精准配读，根据图像信息数据的反馈与分析，对矿区地形测绘图进行适度的调整，实现本文研究。希望本文的研究能够为inSAR设备在矿区地形测绘中应用提供理论依据。