基于时间域差分的PS-InSAR相位解缠方法及其系统与应用技术方案

本发明专利技术公开了一种基于时间域差分的PS

【技术实现步骤摘要】
基于时间域差分的PS
‑
InSAR相位解缠方法及其系统与应用


[0001]本专利技术涉及基于遥感影像的大地测量领域中合成孔径雷达干涉测量(InSAR,Synthetic Aperture Radar Interferometry)技术，特别涉及一种基于时间域差分的PS
‑
InSAR快速解缠及形变序列恢复方法。

技术介绍

[0002]合成孔径干涉雷达测量(InSAR
‑
Interferometric Synthetic Aperture radar)具有高精度、大范围、全天时全天候的优点，在地表形变监测中得到极大的应用和发展。基于其发展出来的永久散射体合成孔径雷达干涉测量技术(PS
‑
InSAR)，已经被成功应用于各类形变监测中，包括滑坡、城市沉降、基础设施沉降、矿区沉陷等，并且得到了精度达到毫米级的形变监测结果。得益于近些年各类SAR卫星的发射尤其是TerraSAR
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X、COSMO
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SkyMed、Sentinel等，可获取使用的影像数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于时间域差分的PS
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InSAR相位解缠方法，其特征在于，其包括：S1获得的合成孔径雷达影像的差分干涉图集，选择永久散射体点并将其进行网络构建，对构建形成的网络弧段进行差分干涉相位提取，得到可表示为弧段地形残差之差和弧段线性形变速率之差该两个参数的函数的弧段差分干涉相位，将该差分干涉相位的缠绕值分为由所述弧段地形残差之差引起的相位缠绕的缠绕值和由所述弧段形变速率之差引起的相位缠绕的缠绕值；S2对所述弧段差分干涉相位中由所述弧段地形残差之差引起的相位缠绕的缠绕值进行求解，并对应分离出与所述弧段地形残差之差相关的相位，得到分离后的弧段差分干涉相位；S3自所述分离后的弧段差分干涉相位中对所述弧段差分干涉相位中由所述弧段形变速率之差引起的相位缠绕的缠绕值进行求解，并对应分离出与所述弧段形变速率之差相关的相位，得到再次分离后的弧段差分干涉相位；S4基于所得弧段形变速率之差引起的相位缠绕的缠绕值、弧段地形残差之差引起的相位缠绕的缠绕值，及分离出的与所述弧段形变速率之差相关的相位、与所述弧段地形残差之差相关的相位和原始的所述弧段差分干涉相位，通过最小二乘估计，获得弧段地形残差之差和弧段形变速率之差该两个参数的精确解；S5基于所得弧段地形残差之差和弧段形变速率之差，通过最小二乘网平差估计，获得所述永久散射体点处的地形残差参数和形变速率参数，并基于上述分离获得的所述弧段形变速率之差相关的相位，在每一个干涉对上进行最小二乘网平差得到永久散射体点形变相位，进一步通过相位转换获得所述永久散射体点的形变序列。2.根据权利要求1所述的相位解缠方法，其特征在于，其中，所述由所述弧段地形残差之差引起的相位缠绕的缠绕值的求解包括：对所述弧段差分干涉相位在时间域上进行逐次差分，根据所得差分相位集构建时间基线为零的虚拟观测相位，其后通过一维解空间搜索方法，求解所述地形残差之差的估计值，根据所述地形残差之差的估计值获得所述由所述弧段地形残差之差引起的相位缠绕的缠绕值。3.根据权利要求1所述的相位解缠方法，其特征在于，所述S1包括：S11获得测试区域的若干雷达影像，计算其整体相关系数，选取最大系数对应的影像为主影像，对其余影像进行配准和重采样，得到从影像；S12对所述主影像和所述从影像进行两两组队干涉处理，获得干涉相位集；S13通过外部数字高程模型去除所述干涉相位集中的地形相位，得到覆盖测试区域的所述差分干涉图集；S14对所述差分干涉图集中的任一差分干涉图进行永久散射体点选取，并通过单主影像差分干涉对差分干涉相位进行提取，如下：Φ(x，t
i
)＝Φ
defo
+Φ
topo_res
+Φ
atm
+Φ
noise
，其中，Φ(x，t
i
)表示第i幅干涉图中x点处的差分干涉相位，该相位由形变相位Φ
defo
、地形残余相位Φ
topo_res
、大气延迟相位Φ
atm
以及噪声相位Φ
noise
组成；S15根据形变、地形残差与干涉对时空基线的关系，获得差分干涉相位的另一形式，如下：
其中，W[]为缠绕因子，t
i
和分别表示该幅干涉图的时间基线和空间垂直基线；λ、R、θ分别表示波长、雷达到点x的斜距以及改点处的入射角；v(x)、分别表示PS点x处的形变速率以及地形残差值；表示残余相位；S16对差分干涉图进行PS点网络构建，对获得的弧段两边的任意两个PS点x和y的差分干涉相位再次进行差分，获得所述弧段差分干涉相位如下：其中，参数Δv、Δε
h
分别代表x、y两点间的线性形变速率之差和地形残差之差，为x、y两点的残余相位之差。4.根据权利要求3所述的相位解缠方法，其特征在于，所述S2包括：S21根据S1的过程获得以第N景影像为主影像的M景雷达影像在时间域上的所述弧段差分干涉相位的序列[ΔΦ1‑
N
，ΔΦ2‑
N
，
…
，ΔΦ
M
‑
N
]；S22对所述弧段差分干涉相位的序列进行逐次差分，获得弧段差分干涉相位在时间域上的差分相位集[ΔΦ1‑2，ΔΦ2‑3，
…
，ΔΦ
(M
‑
1)
‑
M
]；S23在设定的最大时间跨度阈值下，于所述弧段差分干涉相位在时间域上的差分相位集中搜索时间基线相同的时间域差分相位；S24以所述时间基线相同的时间域差分相位构造一系列零时间基线的虚拟观测相位，以及对应的虚拟空间基线集，如下：对时间基线相同的时间域差分相位ΔΦ
a
、ΔΦ
b
，有：，有：其中，Δt
a
表示时间域差分相位a的时间基线，Δt
b
表示时间域差分相位b的时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯景鑫，许兵，李志伟，朱焱，毛文祥，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：