马张烽，蒋 弥，丁琪瑄

1. 河海大学地球科学与工程学院，江苏 南京 211100； 2. 中山大学测绘科学与技术学院，广东 珠海 519082

Sentinel-1合成孔径雷达(SAR)卫星具有重访周期短(A、B组合为6 d)和覆盖范围广等优点，近年来已被广泛应用于成像大地测量和地球物理学研究。其中，干涉宽幅模式采用逐行扫描地形观测(terrain observation with progressive scanning,TOPS)[1-2]作为标准SAR成像模式，可以同时获得3个子条带，幅宽达250 km。然而在TOPS模式下，相邻burst影像(图1)高多普勒质心频率差(约5000 Hz)对方位向配准误差十分敏感。理论上，TOPS模式数据方位向配准精度需小于0.001像素，才能避免干涉图相位不连续或相位跳变现象。现有研究表明，采用精密轨道的几何粗配准[3]和增强谱分集(enhanced spectral diversity,ESD)技术[4]是实现高精度TOPS模式数据配准，消除相位跳变的有效手段。

图1 TOPS成像Fig.1 Description of TOPS imaging geometry

受地形起伏影响，传统低阶多项式拟合影像配准方法无法满足配准偏移量为恒量的假设前提，导致非平稳信号的出现[5]。随着GNSS定轨技术的成熟以及SAR影像聚焦理论的发展，联合SAR精密轨道信息和外部数字高程模型(digital elevation model,DEM)进行粗配准是相对有效的方法[6-9]。假设忽略电离层效应和方位向地表形变的相位贡献，粗配准后的方位向配准误差主要与轨道误差、SAR传感器钟差误差相关[10]。这些误差均产生系统性的方位向偏移量，需要进一步精配准操作消除残余的方位向偏移量。

ESD技术是消除系统性方位向偏移量的有效方法。从已有研究来看，文献[11]将ESD技术与谱分集[4]技术进行了比较，利用TerraSAR-X TOPS模式数据证明了ESD的优越性能。文献[10，12]对Sentinel-1TOPS模式数据配准进行了详尽分析，论证ESD技术具有普适性。……