南极大陆常年被冰雪所覆盖,气候严寒,其四周又被浩瀚的大洋所包围,远离其它各大陆,因此,长期以来人类难以接近。直到20世纪50年代,南极洲完整的轮廓才出现在世界地图上。清晰认识了南极洲轮廓,更让人好奇的是轮廓里的世界。随着科技进步,特别是空间对地观测技术的发展,南极已经越来越清晰地呈现在我们面前。1997年,随着加拿大Radarsat-1卫星上的合成孔径雷达天线转向左视,填补了南极洲高纬度区域的空白,并得到了整个南极大陆的高分辨率影像图。
南极与全球气候、生态环境以及人类社会未来发展等一系列重大问题密切相关。对南极的探索并不能完全离开亲临冰原,但如果只凭人类的足迹去一点一滴地揭开它的奥秘是不科学的。空间对地观测技术为人类探测南极冰盖及冰盖下的大陆,发现其资源,认知其机理打开了新的局面,为人类更深刻地认识南极提供了更广阔的途径。
合成孔径雷达干涉测量作为一种极具潜力的空间对地观测技术,在近10年来得到迅速发展,也成为国际上的研究热点。其优势在于全天候、全天时工作,不受云雾干扰,并能一次大面积成像。对于南极地区,则能不分极昼极夜正常工作。一方面对人类难以到达的区域进行大规模、大面积的地形测量:更重要的是差分干涉测量能监测厘米甚至毫米级的形变,为监测南极冰盖、冰架、冰川的变化,探求整个南极的动态变化提供了途径,为研究极地与全球的关系提供了线索。
本文研究目的主要有两点:其一,为我国极地科学考察提供技术支持,探索新途径。其二,为我国极地环境科学研究做出积极的贡献。在中国第16次南极科学考察1999/2000度夏期间,大地测量人员冒着极大的生命危险,历时一个月,成功地完成了Grove山核心区的野外测量任务,并于2001年4月绘制成图。但是在南极内陆这种自然条件极端恶劣的情况下,传统的测量方法并不是获取南极DEM及地图的最有效途径。因此结合中国南极科学考察,一方面对InSAR技术本身不断探索,另一方面探讨将此技术更好地应用到南极研究中。本文主要研究内容包括:(1)利用InSAR生成东南极Grove山数字高程模型
利用ERS-1/2 tandem星载SAR数据,在综合分析实测DEM的等高线走向、冰川运动趋势及冰貌地形、在正确选择高程参考点的前提下,成功获取东南极Grove山地区的数字高程模型。基于和野外实测资料的比较分析,论证了InSAR-DEM具有较高的准确性,证明了InSAR用于南极制图的可行性。同时揭示了地面坡度对干涉相位的影响不可忽视,如果高程变化太快,干涉条纹产生重叠,会导致严重的失相关,从而无法对高程进行准确推算。
