本发明专利技术公开了一种高分辨率的建筑物和背景分离的永久散射体建模方法，其包括以下步骤：S01、将建筑物和背景地物上的PS点进行分离；S02、将建筑物和背景地物上的PS点进行独立构网；S03、对建筑物上的PS点的高程和形变参数进行估算，获得最终形变图。本方案得到的结果高程误差较小，形变速率数值较小，有效降低了高相位梯度对建筑物高程和形变解算的影响，适用于高分辨率下城市环境中的遥测建模。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，其包括以下步骤：S01、将建筑物和背景地物上的PS点进行分离；S02、将建筑物和背景地物上的PS点进行独立构网；S03、对建筑物上的PS点的高程和形变参数进行估算，获得最终形变图。本方案得到的结果高程误差较小，形变速率数值较小，有效降低了高相位梯度对建筑物高程和形变解算的影响，适用于高分辨率下城市环境中的遥测建模。【专利说明】
本专利技术涉及微波雷达遥感成像领域，尤其是涉及一种高分辨率条件下城市环境中建筑物和背景地物分离的永久散射体建模和参数估计方法。
技术介绍
合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术是近年来发展起来的一项微波雷达遥感技术。D-1nSAR作为InSAR技术的延伸，即差分合成孔径雷达干涉测量，是利用卫星两次经过同一区域获取的雷达影像进行差分干涉，以提取地面沉降信息。D-1nSAR技术的优势在于能够全天候的采集雷达影像，理论上D-1nSAR技术地面沉降监测的精度可以达到毫米级别。D-1nSAR技术的主要局限性是时间失相干、空间失相干及大气延迟相位。为了克服D-1nSAR技术中存在的大气相位延迟及其失相干等，主要的方法是D-1nSAR时序分析方法。D-1nSAR时序分析方法首先基于大量的SAR(—般大于25景)，通过放弃失相关严重的像元并对稳定的像元集进行时间序列分析，然后通过相关的统计理论可以最大程度地减弱时空去相干和大气延迟影响，提高地表形变监测的精度和可靠性。目前主要有以下几种D-1nSAR时序分析方法:永久散射体干涉测量技术,短基线集干涉测量技术(Short Baselines Interferometry, SBAS),StaMPS(Stanford Method for PersistentScatterer)，干涉点目标分析(Interferometric point target analysis) (Werner etal., 2003), Squeeze SAR(SqueeSAR)。D-1nSAR 时序分析方法都是以 PSI (Persistent scatterer interferometric,永久散射体干涉)技术为理论基础的。PSI技术的核心思想是对PS (Persistent scatterer,永久散射体)点的干涉相位进行时间序列分析，根据各相位分量的时空特征，估算大气波动，DEM误差以及噪声等，将其从差分干涉相位中逐个分离，最终获取每个PS点的线性和非线形形变速率、大气延迟量(Atmosphere Phase Screen, APS)以及DEM误差。PSI技术与D-1nSAR技术相比，有如下特点:首先需要大量的SAR影像，通常认为需要大于25景，Hooper等认为可以将SAR影像数降至12景；其研究对象不再是整景影像，而是从中筛选出具有稳定散射特性的PS点，构成离散点观测网络(较之常规的变形监测网密度更高)；其次，不能对PS点进行距离向和方位向的光谱滤波；其次，由于将PS点作为观测对象，降低了空间基线对相干性的影响，即使在临界基线的条件下，仍然可以通过分析PS差分干涉相位的变化反演形变信息；另外，在DEM误差、大气相位估计以及非线性形变等的解算上有明确的阐述，可以利用低精度数字高程模型对PS点处的DEM改正值进行估计，还可以获得主、辅影像的大气延迟相位；经过PSI方法处理，对形变时间序列估计达到亚毫米级的精度。PSI技术的数据处理流程包括:首先将覆盖同一地区的M幅SAR影像组成时间序列，选取I幅影像作为公共主影像，其余所有影像都配准到主影像上，生成M-1干涉图；然后提取SAR影像上保持高相干性的PS点目标；选取合适的区域DEM，对所有DEM进行坐标转换，将其模拟成雷达坐标系下的相位图，所有干涉对逐一与模拟的DEM进行相位差分处理，得到M-1差分干涉图；利用短距离相邻PS点对的空间自相关特性建模，邻近PS点的差分干涉相位之差可以表达成形变相位、DEM误差、大气延迟影响和噪声等的函数形式；选定其中一个高质量的PS点作为相位解缠参考基准点，利用回归分析求得各个PS点的线性形变速率和高程误差，对PS点的残余相位进行分离，包括非线性形变和大气延迟相位；最后对形变结果进行地理编码，获得覆盖区的形变速率和形变序列。常规的PSI方法在处理过程中需要对PS点进行统一构网，由弧段连接形成网络，然后解算其高程和形变参数。然而在高分辨率条件下，城市环境中建筑物在长基线条件下，其干涉相位上的PS点与背景地物上的PS点之间的相位差异得以放大，在没有精确城市地表模型(DSM)的条件下，使得连接建筑物和背景地物的弧段形成类似于非连续的陡坡相位，因此该弧段无法满足相应的阈值条件。PSI的处理方法主要是剔除这种无法满足阈值条件弧段上的PS点。同时，考虑到建筑物高程相位和形变相位容易混为一体，在不能准确解算建筑物高程的情况下，将直接影响建筑物形变信息的提取精度。因此，如何解决高分辨率条件下，城市建筑物和背景地物之间在长基线条件下形成的高相位梯度问题，从而提高建筑高程形变信息的估计精度是高分辨率PSI技术面临的主要难题。
技术实现思路
常规的PSI方法完成差分处理(包括平地相位去除和高程相位补偿)后，处理过程中需要对PS点进行统一构网，形成由弧段连接的网络，进而利用二维周期估计的方法对相邻点的差分相位之差的序列进行求解，进而满足阈值条件的弧段积分解算整个网的形变值。在高分辨率SAR条件下，城市建筑物在斜距成像后投影到二维平面上形成了多个PS点与背景地物上的PS点混叠在一起，在PSI统一构网的方式下，建筑物上PS点与背景地物上的PS点不可避免地连接在一起，对于长基线永久散射体，它们之间干涉相位的差异得以放大，使得相邻点间形成高相位梯度，容易使后续的永久散射体参数估计产生解算错误。本专利技术主要致力于研究新的高分辨率条件下城市环境中建筑物和背景地物分离的永久散射体建模和参数估计算法，通过分离建筑物和背景地物上的PS点，即给定解缠路径来解算独立建筑物高程和形变信息。该方法能够有效避免建筑物和背景地物上的PS点之间产生弧段连接，保证在对各弧段的相邻连接点建立相位差分模型时，弧段上的相位增量上产生相位不连续,避免高相位梯度的问题。本专利技术针对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:，包括以下步骤:SO1、将建筑物和背景地物上的PS点进行分离； S02、将建筑物和背景地物上的PS点进行独立构网；S03、对建筑物上的PS点的高程和形变参数进行估算，获得最终形变图。作为优选，所述步骤SOl中，将建筑物和背景地物上的PS点进行分离具体为:首先，根据临近SAR图像上邻近像素灰度、纹理等对影像进行分割；其次，利用FullLambda-Schedule算法，在结合灰度和空间信息的基础上迭代合并邻近的小斑块；接着，计算建筑物类别的属性；然后，采用K邻近法依据待分类数据与训练区元素在N维空间的欧几里得距离来对SAR影像进行分类，获得不同建筑物的掩膜文件；最后，根据不同建筑物的掩膜文件对PS点进行分类，将PS点归类到不同的建筑物上，获得最终的分类结果。作为优选，所述步骤S02中，将建筑物和背景地物上的PS点进行独立构网具体为:首先将建筑物上的PS点构成一个独立的Delaunay三角网本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高分辨率的建筑物和背景分离的永久散射体建模方法，其特征在于，包括以下步骤：S01、将建筑物和背景地物上的PS点进行分离；S02、将建筑物和背景地物上的PS点进行独立构网；S03、对建筑物上的PS点的高程和形变参数进行估算，获得最终形变图。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张登荣，王洁，周立凡，
申请(专利权)人：杭州师范大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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