【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及合成孔径雷达干涉测量，尤其涉及一种角反射器高分辨率dem的insar变形监测方法。
技术介绍
1、合成孔径雷达干涉测量技术，通常指利用星载合同孔径雷达卫星所获取的影像进行干涉处理，以获取地表地形或变形信息。目前常用的sar卫星有terrasar-x、cosmo-skymed、paz、radarsat-2、sentinel-1、alos-2、saocom等，角反射器为利用金属板材根椐不同用途做成的不同规格雷达波反射器。在sar影像中，角反射器所在像元强度具有较高的信噪比和稳定性，其在干涉图中具有较高的相干性。基于上述特征，角反射器常被用来在植被较为茂密的地区加密监测点，以获取高精度的监测结果。在本专利技术中将布设于地质条件较为稳定区域的多个角反射器，作为insar变形监测的参考点使用。
2、通常insar数据处理中使用30米或90米分辨率的srtm高程数据。随着sar影像分辨率的提升，中低分辨率dem数据已无法满足insar高精度变形监测的要求。本专利技术将采用高分辨率的dem数据，用于insar数据处理中的地形误差相位去除及地理坐标转换。但由于受卫星轨道等误差因素的影响，dem数据与sar影像数据存在较大的匹配误差。由此导致的残余地形误差会干扰后续的变形参数解算精度和效率，进而影响监测成果的精度，在insar变形监测中，通常在空间域某一稳定的相干点作为参考点，然后通过积分运算获取其他像素点相对该参考点的变形量。但是该方法在解算过程中会导致结果的不稳定性，一方面单参考点参与计算没有多余观测值，不能获取最优
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种角反射器高分辨率dem的insar变形监测方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
3、一种角反射器高分辨率dem的insar变形监测方法，包括数据采集模块、角反射器敷设模块、数据分析模块以及在线成果发布模块，所述数据采集模块内包括sra卫星、雷达以及分布在监测对象区域的角反射器，应用场景可以包括水利基础设施、电力基础设施、交通基础设施、城市地表沉降、矿山、边坡、地质灾害、建筑物等，所述数据分析模块包括insar数据处理软件、数据处理服务器，所述在线成果发布模块包括成果发布服务器、insar监测云平台。
4、优选地，所述insar数据处理软件与数据处理服务器采用insar数据处理算法。
5、优选地，所述雷达与数据处理模块之间数据流通过原始数据与原始图像方式传输采集数据。
6、优选地，所述角反射器采用亚像素级坐标提取方式，其中亚像素级坐标提取方式包括：
7、a、基于sar影像强度信息的相关系数计算，其根据sar卫星成像参数信息，建立图像坐标与大地坐标之间的映射关系，然后计算角反射器在sar影像中的行列号信息，由于卫星轨道、电磁波传输距离误差因素影像，获取的行列号位置可能存在若干个像素的误差，以该行列号位置为中心，查找其周边强度峰值点对应的行列号作为角反射器在sar图像中的位置，以该坐标位置为中心点，选取距离向和方位向的50像素×50像素的强度图像块；然后采用滑动窗口计算其与二维sinc核的相关系数，形成相关系数矩阵；
8、b、基于相关系数的角反射器亚像素级坐标计算，其以相关系数峰值对应坐标作为角反射器的整像素坐标(as，rs)，其中as代表角反射器的方位向坐标值，rs代表角反射器的距离向坐标，利用相关函数来进行相关搜索时窗口的平移只能以整像素为单位来进行，因此整像素相关搜索所能获得的位移是像素的整数倍，还需要通过其他方法来提高亚像素位移定位精度，对已搜索到的角反射器整像素坐标周围各点的相关系数进行曲面拟合，然后通过求函数极值来求出最大相关系数对应的亚像素位置，常用的曲面拟合方法有高斯曲面拟合、二次曲面、四次曲面拟合，本专利技术推荐采用四次曲面拟合方法，四次曲面多项式可表示为：
9、ρ(x,y)＝a+bx+cy+dxy+ex2+fy2+gxy2+hx2y+ix2y2
10、ρ(x,y)＝log10c(x,y)
11、式中x为方位向坐标，y为距离向坐标，c(x,y)为相关系数，在实际测试中，取相关系数值的对数值进行拟合，结果更加可靠，在进行曲面拟合时，不同的拟合窗口对计算结果有影响，通常选取的拟合窗口大小3×3、5×5或7×7，可根据所相关系数的平缓程度进行选择；
12、对于已获得的整像素点周围点的相关系数，形成方程组，利用最小二乘法可求解四次曲面的待定系数a、b、c、d、e、f、g、h、i，然后通过newwon迭代法求出其极值点位置，传统的sar强度影像或相关系数矩阵插值法求最大相关系数对应的亚像素位置的计算量较大，相比而言，本专利技术方法计算效率更高；
13、c、基于二维sinc函数的角反射器干涉相位计算，包括在insar干涉相位中，平地相位、地形相位和大气相位占主导地位，产生平地相位为水平地面上高度相同的两个物体由于卫星的距离不同所产生的相位差异，根本原因是合成孔径雷达采用的是斜距成像的方式，它是依据接收回波信号的先后顺序成像的，先接受的信号被先记录；
14、对于某个像素平地相位的计算，是以该像素中心位置作为计算参数获取，对于单个分辨率单元存在若干个独立的散射体，其后向散射特性相近，相位符合随机分布，则该像元的回波强度和相位是由整个像元内各个散射体的共同作用、相互叠加所构成，由于角反射器在像元内为后向散射强度占有主导地位的点散射体，该像元雷达波的强度和相位信息都取决于该散射体；
15、对于角反射器所在像元处平地相位，应以角反射器亚像素位置作为计算参数获取，常用的x波段sar影像数据分辨率为方位向3m×距离向3m，常用的c波段sar影像数据(sentinel-1)分辨率为方位向5米×距离向20m，对于c波段sentinel-1影像数据，角反射器中心距离像素中心的最大距离可达10m，考虑到平地效应不仅在距离向存在，而且由于卫星飞行轨道不完全平行，地球是不规则椭球的原因，在方位向也存在；
16、推荐采用双线性插值算法计算角反射器的平地相位，即基于角反射器周边最邻近4个像素中心的点的平地相位进行双线性插值，获取角反射平地相位，插值公式可表示为：
17、
18、式中ra为sar影像距离向分辨率，az为sar影像方位向分辨率，其中、、、分别为p1、p2、p3、p4像素的相位值，为计算得到的角反射器平地相位值，为获取的角反射器中心相对于最近像素中心点的距离向位置偏差，为获取的角反射器中心相对于最近像素中心点的方位向位置偏差，将新计算的平地相位从干涉相位中去除，作为差分干涉相位，用于后续数据处理。
19、优选地，所述数据采集本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种角反射器高分辨率DEM的InSAR变形监测方法，其特征在于，包括数据采集模块、角反射器敷设模块、数据分析模块以及在线成果发布模块，所述数据采集模块内包括SRA卫星、雷达以及分布在监测对象区域的角反射器，所述数据分析模块包括InSAR数据处理软件、数据处理服务器，所述在线成果发布模块包括成果发布服务器、InSAR监测云平台。
2.根据权利要求1所述的一种角反射器高分辨率DEM的InSAR变形监测方法，其特征在于，所述InSAR数据处理软件与数据处理服务器采用InSAR数据处理算法。
3.根据权利要求1所述的一种角反射器高分辨率DEM的InSAR变形监测方法，其特征在于，所述雷达与数据处理模块之间数据流通过原始数据与原始图像方式传输采集数据。
4.根据权利要求1所述的一种角反射器高分辨率DEM的InSAR变形监测方法，其特征在于，所述角反射器采用亚像素级坐标提取方式，其中亚像素级坐标提取方式包括：
5.根据权利要求1所述的一种角反射器高分辨率DEM的InSAR变形监测方法，其特征在于，所述数据采集模块采用高分辨率DEM数据匹配及
6.根据权利要求1所述的一种角反射器高分辨率DEM的InSAR变形监测方法，其特征在于，所述数据采集模块基于多参考点大气相位误差消除方式进行数据采集，所述多参考点大气相位误差消除方式包括基于多个参考点的形变速率计算方法、基于多参考点的大气相位误差估计方法、基于多个参考点的大气相位误差估计及消除方法；
...【技术特征摘要】
1.一种角反射器高分辨率dem的insar变形监测方法，其特征在于，包括数据采集模块、角反射器敷设模块、数据分析模块以及在线成果发布模块，所述数据采集模块内包括sra卫星、雷达以及分布在监测对象区域的角反射器，所述数据分析模块包括insar数据处理软件、数据处理服务器，所述在线成果发布模块包括成果发布服务器、insar监测云平台。
2.根据权利要求1所述的一种角反射器高分辨率dem的insar变形监测方法，其特征在于，所述insar数据处理软件与数据处理服务器采用insar数据处理算法。
3.根据权利要求1所述的一种角反射器高分辨率dem的insar变形监测方法，其特征在于，所述雷达与数据处理模块之间数据流通过原始数据与原始图像方式传输采集数据。
4.根据权利要求1所述的一种角反射器高分辨率dem的insar变形...
【专利技术属性】
技术研发人员：龚春龙，向丽，周威，
申请(专利权)人：深圳市星地遥感科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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