基於WRF模式系統的InSAR大氣校正方法研究

《基於WRF模式系統的InSAR大氣校正方法研究》是依託北京大學，由曾琪明擔任負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於WRF模式系統的InSAR大氣校正方法研究
• 項目負責人：曾琪明
• 項目類別：面上項目
• 依託單位：北京大學

項目摘要

在星載重複軌道合成孔徑雷達干涉（InSAR）測量中，大氣水汽是重要的誤差來源之一。InSAR大氣校正目的是為了消除或減弱水汽效應，提高InSAR的測量精度。其核心任務是獲得SAR數據獲取時刻的大氣水汽場信息，利用它可以進行SAR干涉圖水汽附加相位的改正。目前常用的各種校正方法都有其各自的缺陷與局限性，難以滿足不同區域的套用需求。本申請提出的基於WRF模式系統的InSAR大氣校正方法，擬借鑑數值天氣預報求解大氣物理量的過程，通過衛星遙感、GPS和氣象觀測等多源數據同化和模式水汽場後驗反饋修正關鍵技術的解決，提高InSAR領域現有的基於大氣模式的水汽場求解質量，以期獲得與SAR數據時間同步、空間解析度相匹配的水汽場信息，有效去除InSAR測量的水汽效應，探索出一條具有普適性的基於WRF模式的InSAR大氣校正新途徑。

結題摘要

星載合成孔徑雷達干涉（InSAR）及其差分干涉測量技術在地形測繪以及地表形變監測領域的套用日益廣泛，這些套用反過來對測量精度提出了更高的要求。大氣延遲效應是InSAR測量中不可避免的一個重要誤差來源，消除或減弱InSAR大氣水汽效應，或稱InSAR大氣校正，是InSAR領域研究的熱點問題之一，本課題的目標是研究實現實用的普遍有效的InSAR大氣校正方法，關鍵是獲得與SAR獲取時間相同空間解析度相當的大氣可降水水汽信息。課題研究了一種基於中尺度大氣數值預報模式WRF的InSAR大氣校正方法，研究內容分為四部分： InSAR大氣延遲效應及其校正相關要素分析研究；基於WRF模式的InSAR大氣校正方法研究；基於WRF模式和數據同化的InSAR大氣校正方法；基於WRF大氣校正的InSAR技術方法改進等。主要成果包括研究了一套基於WRF模式和多源數據同化的InSAR大氣校正方法，形成了一整套基於WRF模式的InSAR大氣校正處理流程並開發了相應的處理軟體，其中包括適用於InSAR大氣校正的WRF模式計算方案、基於WRF模式的InSAR大氣校正方法、基於WRF和三維變分或集合卡爾曼濾波數據同化的大氣校正方法等。此外，還包括基於WRF的多模式InSAR大氣校正方法、基於WRF大氣校正的PS-InSAR改進方法、綜合MERIS與WRF的InSAR大氣校正算法、基於WRF模式去除InSAR DEM獲取中的大氣效應方法等。考慮到全球大氣變化特徵以及SAR數據多類型、多模式等因素，為提高所研究方法的普適性，項目組採用了多種類型或多模式的SAR數據對多個實驗區開展研究，採用的數據包括Envisat ASAR多模式數據、Radarsat-2、TerraSAR-X、MODIS、MERIS、GPS、探空氣球、NCEP FNL數據等，實驗區包括美國洛杉磯、伊朗巴姆地震區、廣東珠三角地區、內蒙古、四川若爾蓋等地區。實驗證明，本項目發展的基於WRF模式和多源數據同化的InSAR大氣校正方法，能夠獲得與SAR數據觀測時刻同步且可靠的大氣水汽場信息，有效地改善了InSAR大氣校正中GPS、探空氣球等單點數據空間覆蓋及解析度不足、MODIS/MERIS等衛星數據與SAR數據獲取時刻不一致且常常，二者可能受到雲影響而無法使用的窘境，提高了InSAR大氣校正的精度，為InSAR大氣校正拓展一條新途徑。