一种提高GEOSAR差分干涉形变测量精度的数据快速处理方法技术

一种提高GEOSAR差分干涉形变测量精度的数据快速处理方法，在原有图像数据集PS-InSAR方法估计形变测量结果的基础上，用小基线技术仅对部分原有图像和新增加图像进行SBAS-InSAR处理，然后与原来的形变测量结果进行加权平均，得到新的形变测量结果，当经过一段时间之后该时间段内新增加的图像总数达到最初PS所用原始图像数量的一定比例后，再对当前时刻获得的所有图像进行PS-InSAR处理，将PS-InSAR处理结果更新，如此重复下去。即将传统的PS-InSAR低频次处理与SBAS技术高频次处理结合起来，利用SBAS处理的小数据量加快了处理速度，提高了地表形变的测量精度和数据处理的速度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种提高差分干涉形变测量精度的数据快速处理方法，尤其是一种提高GEOSAR差分干涉形变测量精度的数据快速处理方法，属于地球同步轨道SAR差分干涉形变测量领域。
技术介绍
与中低轨卫星SAR相比，地球同步轨道卫星合成孔径雷达(GEOSAR)在对地观测系统中具有以下的优势：高时间分辨率，重访周期短，覆盖范围广，区域长时间连续观测。对同一观测区域，GEOSAR每隔24小时甚至几小时进行一次重复成像观测，即一天甚至几小时可获得一幅新的SAR图像数据。因此GEOSAR差分干涉(GEO-DInSAR)能够短周期、高频次、长时间对广域灾害进行连续监测，并对事件发生前后的数据进行及时录取，并可近实时的提供由于地震或火山活动(或其他地表活动)引起的地壳运动和地表变化。GEO-DInSAR的图像获取速度非常高，能够在较短的时间内获得大量的观测数据，在与低轨相同的时间尺度上(例如35天)获取的图像对数量多得多，有利于提高形变测量精度。GEOSAR与中低轨卫星SAR系统相比较，重访周期短，较容易获得小基线集。但永久散射体技术(PS-InSAR)处理不能进行批处理操作，因此，如果有新的图像数据更新，需要将新数据和旧数据重新进行处理，将带来运算量巨大及复杂度高的问题。因此，GEO-DInSAR也带来了短时间内海量数据快速处理的问题。在实际工程应用中及时获取地表信息，地表形变的测量精度和更新速度是至关重要的两个因素。r>目前，国内外多家研究机构开展了GEOSAR的相关研究，如美国NASAJPL实验室、英国Cranfield大学、中国空间技术研究院、中科院电子所和北京理工大学等，在GEOSAR的差分干涉方面，主要是GEOSAR干涉测量模型方面的研究成果，而关于海量数据的快速处理方法未见相关文献有报道。而对于低轨SAR，PS技术进行地表形变缓慢监测方面，近年发展了一些新技术，如永久散射体(PS-InSAR)和小基线集时序分析技术(SBAS-InSAR)。PS-InSAR可以不考虑时间和空间基线的限制，能够充分利用数据，大范围、长时间监测地表缓慢形变。但PS-InSAR需要大量的数据(一般至少需要25幅图像以上进行处理)，对长时间累积数据进行处理，数据矩阵是满秩的，因此形变速率的估计结果可靠性较高。而SBAS-InSAR技术不需要大量的数据，一般8幅图像以上即可，遵循集合内SAR影像时间和空间基线距小，集合间的SAR影像时间和空间基线距大的原则，将所有获得的SAR影像数据分成若干个集合，再利用最小二乘(LS)方法或者奇异值分解(SVD)方法将多个小基线集联合起来求解。该方法时间采样率高，能够有效地减弱时空失相干的影响，从而使得到的形变图在时间和空间上更为连续，但是由于无公共图像，误差源比较多，且数据矩阵不满秩，与PS-InSAR相比，估计结果的可靠性及稳定性较差一些。因此，两种方法各有优劣势。对于永久散射体和小基线集InSAR时序分析技术两者之间的关系，现有文献的研究成果主要是以下两个方面：PS-InSAR和SABS-InSAR两种方法在实际地表形变监测中的应用及地表监测结果的对比分析；将PS-InSAR技术和SBAS技术结合起来，克服了传统PSInSAR技术对影像数量要求苛刻的缺陷。但由于低轨SAR系统获取的图像数据集合时间采样率不高，并不存在海量数据的快速处理问题。因此关于海量数据的快速处理方法的文献未见报道。目前国内外对于GEO-DInSAR的研究均刚刚起步，地表形变的测量精度和海量数据的快速处理，有利于及时获取地表信息，是GEO-DInSAR在实际工程应用中必须解决的问题之一。
技术实现思路
本专利技术的目的是：针对GEOSAR重访周期短，短时间获得海量图像数据的特性，为了解决GEO-DInSAR海量数据快速处理的问题，提出了一种提高GEOSAR差分干涉形变测量精度的数据快速处理方法，结合了PS-InSAR和SBAS-InSAR处理方法对GEOSAR图像进行处理，可以在实际工程应用中及时获取地表信息。本专利技术的技术解决方案是：一种提高GEOSAR差分干涉形变测量精度的数据快速处理方法，步骤如下：(1)获得N幅GEOSAR图像数据，构成GEOSAR图像数据集合，所述N大于等于25；所述图像数据为GEOSAR对同一个地表观测场景进行成像的数据；(2)对步骤(1)中获得的GEOSAR图像数据集合进行永久散射体InSAR处理，即PS-InSAR处理，计算出PS地表形变检测结果，并计算出PS-InSAR处理中最大综合相干系数ρ1；同时对步骤(1)中获得的GEOSAR图像数据集合进行小基线集InSAR处理，即SBAS-InSAR处理，计算出小基线集地表形变结果，并计算出SBAS-InSAR处理中平均综合相干系数ρ2；(3)获得新的GEOSAR图像数据，并对新获取的GEOSAR图像数据进行筛选，若满足筛选条件，则将新获取的GEOSAR图像数据加入步骤(1)中的GEOSAR图像数据集合，更新GEOSAR图像数据为M；具体筛选条件如下：新获取的GEOSAR图像数据与步骤(1)中GEOSAR图像数据集合的地表观测场景相同且与步骤(1)中GEOSAR图像数据集合中任意一幅GEOSAR图像的配准结果满足预设相干条件；所述预设相干条件具体为：从配准后的新获取GEOSAR图像中选取一块图像，计算该块图像与步骤(1)GEOSAR图像数据集合中每一幅GEOSAR图像的相干系数，若求得的N个相干系数中有N1个相干系数超过预定阈值P，则配准结果满足预设相干条件；(4)若当前图像数据集合中的图像数量M满足如下条件：(M-N)/N>η则进入(5)，否则进入(6)，其中η为预先设定的比例常数，η>50％；(5)对步骤(4)中的GEOSAR图像数据集合进行PS-InSAR处理，计算出PS地表形变检测结果，更新步骤(2)中计算的PS地表形变检测结果，并更新PS-InSAR处理中最大综合相干系数ρ1和PS-InSAR处理的图像数据集合的数量，即令N＝M，返回步骤(3)；(6)选取步骤(4)GEOSAR图像数据集合中的N2幅GEOSAR图像构成M1个小基线集，对步骤(3)中新获取GEOSAR图像数据所在的小基线集进行小基线集InSAR处理，获得小基线集地表形变检测结果，并更新小基线集InSAR处理的平均综合相干系数ρ2；所述N2和M1根据设定的小基线集筛选条件确定；(7本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高GEOSAR差分干涉形变测量精度的数据快速处理方法，其特征在于步骤如下：(1)获得N幅GEOSAR图像数据，构成GEOSAR图像数据集合，所述N大于等于25；所述图像数据为GEOSAR对同一个地表观测场景进行成像的数据；(2)对步骤(1)中获得的GEOSAR图像数据集合进行永久散射体InSAR处理，即PS‑InSAR处理，计算出PS地表形变检测结果，并计算出PS‑InSAR处理中最大综合相干系数ρ1；同时对步骤(1)中获得的GEOSAR图像数据集合进行小基线集InSAR处理，即SBAS‑InSAR处理，计算出小基线集地表形变结果，并计算出SBAS‑InSAR处理中平均综合相干系数ρ2；(3)获得新的GEOSAR图像数据，并对新获取的GEOSAR图像数据进行筛选，若满足筛选条件，则将新获取的GEOSAR图像数据加入步骤(1)中的GEOSAR图像数据集合，更新GEOSAR图像数据为M；具体筛选条件如下：新获取的GEOSAR图像数据与步骤(1)中GEOSAR图像数据集合的地表观测场景相同且与步骤(1)中GEOSAR图像数据集合中任意一幅GEOSAR图像的配准结果满足预设相干条件；所述预设相干条件具体为：从配准后的新获取GEOSAR图像中选取一块图像，计算该块图像与步骤(1)GEOSAR图像数据集合中每一幅GEOSAR图像的相干系数，若求得的N个相干系数中有N1个相干系数超过预定阈值P，则配准结果满足预设相干条件；(4)若当前图像数据集合中的图像数量M满足如下条件：(M‑N)/N>η则进入(5)，否则进入(6)，其中η为预先设定的比例常数，η>50％；(5)对步骤(4)中的GEOSAR图像数据集合进行PS‑InSAR处理，计算出PS地表形变检测结果，更新步骤(2)中计算的PS地表形变检测结果，并更新PS‑InSAR处理中最大综合相干系数ρ1和PS‑InSAR处理的图像数据集合的数量，即令N＝M，返回步骤(3)；(6)选取步骤(4)GEOSAR图像数据集合中的N2幅GEOSAR图像构成M1个小基线集，对步骤(3)中新获取GEOSAR图像数据所在的小基线集进行小基线集InSAR处理，获得小基线集地表形变检测结果，并更新小基线集InSAR处理的平均综合相干系数ρ2；所述N2和M1根据设定的小基线集筛选条件确定；(7)将PS地表形变检测结果与步骤(6)获得的小基线集地表形变检测结果按照加权平均方法获得当前地表形变检测结果；(8)重复执行(3)～(7)，直到无新获取的GEOSAR图像为止。...

【技术特征摘要】
1.一种提高GEOSAR差分干涉形变测量精度的数据快速处理方法，其特
征在于步骤如下：
(1)获得N幅GEOSAR图像数据，构成GEOSAR图像数据集合，所述
N大于等于25；所述图像数据为GEOSAR对同一个地表观测场景进行成像的
数据；
(2)对步骤(1)中获得的GEOSAR图像数据集合进行永久散射体InSAR
处理，即PS-InSAR处理，计算出PS地表形变检测结果，并计算出PS-InSAR
处理中最大综合相干系数ρ1；同时对步骤(1)中获得的GEOSAR图像数据
集合进行小基线集InSAR处理，即SBAS-InSAR处理，计算出小基线集地表
形变结果，并计算出SBAS-InSAR处理中平均综合相干系数ρ2；
(3)获得新的GEOSAR图像数据，并对新获取的GEOSAR图像数据进
行筛选，若满足筛选条件，则将新获取的GEOSAR图像数据加入步骤(1)中
的GEOSAR图像数据集合，更新GEOSAR图像数据为M；具体筛选条件如
下：新获取的GEOSAR图像数据与步骤(1)中GEOSAR图像数据集合的地
表观测场景相同且与步骤(1)中GEOSAR图像数据集合中任意一幅GEOSAR
图像的配准结果满足预设相干条件；
所述预设相干条件具体为：从配准后的新获取GEOSAR图像中选取一块
图像，计算该块图像与步骤(1)GEOSAR图像数据集合中每一幅GEOSAR
图像的相干系数，若求得的N个相干系数中有N1个相干系数超过预定阈值P，
则配准结果满足预设相干条件；
(4)若当前图像数据集合中的图像数量M满足如下条件：
(M-N)/N>η

【专利技术属性】
技术研发人员：黎薇萍，索志勇，李财品，李光廷，王伟伟，杨晓超，赵泓懿，王旭艳，聂世康，李东涛，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61