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本研究是“高分辨率对地观测系统”国家科技重大专项课题“新疆天山中部高分载荷雪冰监测评价”（课题编号:E0405/1112/05）的重要组成部分，和国家自然科学基金课题“SAR与高分辨率光学遥感联合反演雪水当量”(41271353)前期研究内容。本文以玛纳斯河流域为研究区，针对玛纳斯河流域积雪特点，选用ENVIS AT ASAR数据，按照“干涉纹图的生成——积雪相位的获取——积雪深度的反演”的技术思路，开展了积雪深度的InSAR(Interferometric SyntheticAperture Radar)遥感反演的理论与方法研究。 积雪是冰冻圈最重要的元素之一，是预测全球水循环系统的重要组成成分。雪深作为其主要特征之一，是全球能量平衡模型中的重要输入参数。同时，雪深是提供雪水当量的最重要的参数，对于区域水文、融雪径流具有非常重要的意义。玛纳斯河流域位于新疆天山北坡，为天山北坡农牧业灌溉、生活和生产提供宝贵的水源。其中，冰雪融水在玛纳斯河径流起了重要的贡献。积雪深度的主动微波遥感反演，已经成为区域尺度积雪研究领域的热点，对研究区域水文、融雪径流具有非常重要的意义。基于积雪深度与相位差变化的线性关系，利用重复过境卫星干涉测量方法获取积雪深度信息具有非常重要的意义。论文的主要研究内容与研究结论包括: 1.对研究区内积雪的特点进行模拟和分析，探讨了选择合适的干涉像对的指导条件，以及干涉测量过程中的处理步骤的优化算法。合适的干涉像对是能否进行干涉处理的前提，也是准确获取地形和形变信息的保证。相干性用于衡量干涉像对的相关程度，当完全失相干时，则无法形成干涉，而积雪通常是导致失相干的重要因素。根据野外实验数据和文献资料，深入挖掘研究区积雪的物理特点，分析并模拟了积雪的介电特性和穿透深度，获得了SAR像对的相干性和配准精度。在干涉测量过程中，对其中的重要步骤进行优化，获得较好的干涉结果。结果表明:①玛纳斯河流域雪密度与天山典型积雪密度相同，在干雪情况下，C波段可完全穿透研究区内积雪，雪密度与介电常数满足一定关系，根据地面气温和实测雪层温度资料，确定1月份和2月份的积雪应为干雪;②根据干涉像对的基线条件、相干性和配准难度，最终确定了080712-090103和090103-090207两组干涉像对，可以获得较好的干涉结果;③在精配准前对图像进行预滤波有效地增强图像的相干性，在地势起伏较大的山区，对差分处理后的相位进行解缠和插值处理，大大增强了解缠结果的稳定性，减少解缠结果中的空洞。 2.给出了基于D-InSAR的积雪相位的获取过程，探讨了积雪相位的特点，分析了差分结果的误差源。当SAR影像获取的时间间隔内地表发生变化，干涉相位包含形变相位、地形相位、平地相位、大气效应导致的相位延迟和系统热噪声相位，只有当把这些相位信息彼此分离开，相位才有意义。论述了在DEM数据的辅助下，去除地形相位、平地相位和大气相位，获取积雪相位的过程，分析了积雪相位的特点，在此基础上评述其误差来源。研究表明:①采用二轨差分方法，借助外部DEM去除地形相位，精化基线信息来模拟并去除平地相位可以有效地获得差分相位图，再进行相位解缠，有效地分离各个相位组分，提高了积雪相位的正确性，;②当雪层为均质时，不存在时间失相干，但自然积雪存在变质作用和分层现象，会引起雷达波束在雪层内部散射作用增强，传播路径复杂，随着雪层厚度增加，失相干作用增强，无法形成干涉;③解缠后的积雪相位结果显示，相干性较高的地方解缠效果好，反之，会存在一定的解缠错误。另外，自然积雪的分层作用导致的时间失相干和不能完整消除的大气效应也构成了误差源的一部分。 3.根据积雪深度与积雪相位变化的线性关系，构建了积雪深度反演模型，研究了模型输入参数的率定，并在此基础上对模型进行改进，提高了反演精度，获得了较为合理的反演结果。根据积雪相位与积雪深度的几何关系，构建了积雪深度的InSAR反演模型，并确定模型的输入参数——入射角、积雪密度和积雪相位，分析和探讨了入射角和积雪密度两个输入参数，实验利用了研究区雪密度经验值，以局部入射角代替卫星入射角，修正入射角参数，反演积雪深度。研究结果表明:①积雪覆盖范围与同时期HJ-1光学图像对比，证明InSAR测量方法具有区分积雪/非积雪的能力，结合光学图像中混合像元和反演的雪深分布状况，说明InSAR方法具有一定的积雪深度探测的能力;②从反演结果看，080712-090103像对获得的雪深大于090103-090207像对获得的雪深变化量，且2009年2月的积雪深度平均为20cm左右，与野外调研结果相符;⑧从模型的输入参数看，对比卫星入射角和局部入射角得到的反演结果，修正了采用卫星入射角获得的反演结果，但假设雪层内部无分层现象以及降雪后对局部入射角不变，导致部分区域的反演结果不可信，需要在大量地面观测试验中，获取地面信息，精确率定模型输入参数。 论文针对玛纳斯河流域典型区的特点，建立了针对特定研究区的干涉像对选取、干涉测量过程的优化、到积雪相位的获取、积雪深度反演模型的构建和改进，最后进行结果验证和误差评述的的理论与方法，具有实际应用和推广价值。其次，通过参数率定，反演过程的优化，反演模型的改进，提高了InSAR雪深反演的精度。在深入雪深反演模型输入参数的基础上，利用局部入射角代替卫星入射角，修正了模型反演结果中的不合理之处，技术方法具有明显的创新。