【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于摄影测量与遥感，特别涉及一种多基线时序insar精细尺度dem生成方法及系统。
技术介绍
1、数字高程模型(digital elevation model,dem)在国民经济建设，灾害防治，城市运营管理和军事领域具有十分重要的价值，其是空间信息服务技术和遥感技术的重要组成部分，在地形地貌分析，土地利用变化等地理信息科学和遥感科学中发挥着至关重要的作用。因此，精细尺度dem的生成具有十分重要的研究意义。
2、传统dem获取的有效方法主要包括地形图数字化、地面测量、航空航天摄影测量、三维激光扫描等技术，这些技术虽然能满足dem生成中的精度要求，但由于其布设点位密度低，监测范围有限，时空分辨率差等因素，限制了其在大范围精细尺度dem生成中的应用。多时相合成孔径雷达差分干涉测量(multi-temporal interferometric syntheticaperture radar,mt-insar)技术已被证实为高精度dem获取的有效方法，其具有全天时、全天候和不受云雨雾遮挡等优点，该技术是当前生成大范围dem产品的重要遥感手段，在全球高分辨率、高精度dem测绘领域有着广阔的应用前景。
3、随着多平台、多轨道高分辨率卫星的不断发展，星载insar生成dem的精度有了很大提升，然而，由于其观测模式和侧视成像的限制，多基线insar技术生成精细尺度dem过程中仍存在以下局限：首先，重复轨道模式下insar信号处理中的大气和噪声对获取的相位观测值产生不可避免的误差，进而将误差传递至后续dem的生成；
4、yang等人基于地球同步轨道insar数据对生成dem的质量进行分析，分别从斜距误差、空间基线误差、基线倾角误差等因素综合分析了insar技术生成dem可能受到的误差影响；du等人使用模拟数据对常用的dem误差解算模型的精度进行了评定；dong等人利用级联式多基线干涉测量法对河南嵩山dem进行了研究，获取了精确的山区dem产品。学者们针对insar生成dem中的不足进行了改善，成功的获取了较为精确的dem产品，但综合考虑多方面误差影响的dem生成方法仍需进一步研究。在此项专利技术中，首先，利用ica技术根据大气和噪声的时空分布特征将信号进行分离，并直接在相位信号中去除，有效减弱大气和噪声的干扰，且不需要依赖于外部大气数据和复杂的大气模型，使其具有较广的适用性；然后，在分析基线误差对insar生成dem影响的基础上，利用多项式拟合的方法去除相位观测值中的基线误差，提升多基线解缠相位的准确性；最后，在形变建模的过程中综合考虑了线性形变，季节性形变和环境因素的影响，使用多基线数据，基于形变、地形与相位间的函数关系建立了顾及环境参数的时序insar模型，再求解出地形和形变参数，提升了insar建模的准确性和获取dem的精度。
技术实现思路
1、利用ica相位分离，多基线误差校正和时序insar环境建模的方法对insar生成dem产品进行改善。专利技术旨在提升insar技术生成dem的精度，提出一种多基线时序insar精细尺度dem生成方案，进一步提升insar生成精细尺度dem的准确性。
2、本专利技术所采用的技术方案是一种多基线时序insar精细尺度dem生成方法，利用空间ica技术将信号进行分离，并直接将大气和噪声去除，减弱大气和噪声的干扰；利用多项式拟合去除相位观测值中的基线误差，获取准确的差分干涉相位；综合线性形变，周期形变和环境因素的影响，构建差分干涉相位与地形和形变之间的时序insar物理模型，获取准确的地形和形变参数，实现精细尺度dem的生成。
3、而且，实现过程包括以下步骤，
4、步骤1，差分干涉相位的生成，包括基于insar利用前期数据预处理生成相干系数图和差分干涉图，生成基于高相干点的时序差分干涉相位矩阵；
5、步骤2，基于ica的大气和噪声相位的去除，包括利用fastica将生成的差分干涉相位进行分离，并直接将大气和噪声进行去除；
6、步骤3，多项式拟合去除基线误差，包括对去除大气和噪声的差分干涉相位利用多项式拟合的方法拟合基线误差，利用差分干涉相位减去拟合的基线误差，获取准确的差分干涉相位；
7、步骤4，构建差分干涉相位与地形和形变之间的时序insar物理模型，包括在多基线insar建模的过程中综合考虑线性形变，周期形变和环境因素的影响，构建顾及环境参数的时序insar物理模型；
8、步骤5，地形与形变参数的最优估计，包括对构建的顾及环境参数的时序insar物理模型进行求解，获取准确的地形和形变参数；
9、步骤6，精细尺度dem的生成，包括利用求解的地形参数与实际地表高程之间的关系生成精细尺度的dem；
10、步骤7，精细尺度dem的精度评价，包括计算基于步骤1-6中生成的dem与实际地表高程数据之间的误差，评价生成的精细尺度dem的精度；
11、步骤8，大范围精细尺度dem的制图，包括将获取的精细尺度dem通过地理编码等步骤生成与实际地理位置相匹配的dem产品。
12、而且，差分干涉相位的生成实现方式为，进行数据格式的转换，基线估计及连接图的生成，生成差分干涉相位，高相干点的选取，获取的解缠相位表示为：
13、
14、式中，表示第m幅差分干涉图上第i个像素点(x,y)处的解缠相位，1≤m≤m；表示形变相位；λ表示雷达波长；表示第m个差分干涉图视线向上的形变分量；表示地形相位θ和bm分别表示雷达入射角和第m个干涉对垂直基线的长度；r表示相干目标与雷达卫星所在位置之间的距离；δh(x,y)是高程误差；表示轨道误差；表示残余相位，主要包括大气延迟相位噪声相位和高通)形变分量
15、而且，基于ica的大气和噪声相位的去除实现方式为，利用fastica对时间序列相位信号进行分离，将大气和噪声相关的分量直接去除，提取重要的分量；
16、insar时间序列相位信号表示为：
17、
18、式中，x表示时间序列混合信号，视为insar时间序列相位矩阵表示差分干涉相位；a表示空间响应，是所有独立分量空间响应的组合sr表示各独立分量的空间响应，n为独立分量的个数；sn×n＝[ic1 ic2…icn]t表示所有独立分量的时间序列，包括形变相位、地形相位、大气、噪声和其余残余相位信号，ic表示各独立分本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多基线时序InSAR精细尺度DEM生成方法，其特征在于：利用空间ICA技术将信号进行分离，并直接将大气和噪声去除，减弱大气和噪声的干扰；利用多项式拟合去除相位观测值中的基线误差，获取准确的差分干涉相位；综合线性形变，周期形变和环境因素的影响，构建差分干涉相位与地形和形变之间的时序InSAR物理模型，获取准确的地形和形变参数，实现精细尺度DEM的生成。
2.根据权利要求1所述的多基线时序InSAR精细尺度DEM生成方法，其特征在于：实现过程包括以下步骤，
3.根据权利要求2所述的多基线时序InSAR精细尺度DEM生成方法，其特征在于：差分干涉相位的生成实现方式为，进行数据格式的转换，基线估计及连接图的生成，生成差分干涉相位，高相干点的选取，获取的解缠相位表示为：
4.根据权利要求3所述的多基线时序InSAR精细尺度DEM生成方法，其特征在于：基于ICA的大气和噪声相位的去除实现方式为，利用FastICA对时间序列相位信号进行分离，将大气和噪声相关的分量直接去除，提取重要的分量；
5.根据权利要求4所述的多基线时序InSAR精细
6.根据权利要求5所述的多基线时序InSAR精细尺度DEM生成方法，其特征在于：构建差分干涉相位与地形和形变之间的时序InSAR物理模型实现方式为，地表形变模型的构建；构建差分干涉相位与线性、周期、环境和地形参数之间的时序InSAR物理模型；
7.根据权利要求6所述的多基线时序InSAR精细尺度DEM生成方法，其特征在于：精细尺度DEM的生成实现方式为，利用求解的地形参数与实际地表高程之间的关系生成精细尺度的DEM，地面任意一点(x,y)处的高程表示为：
8.一种多基线时序InSAR精细尺度DEM生成系统，其特征在于：用于实现如权利要求1-7任一项所述的一种多基线时序InSAR精细尺度DEM生成方法。
9.根据权利要求6所述多基线时序InSAR精细尺度DEM生成系统，其特征在于：包括以下模块，
10.根据权利要求6所述多基线时序InSAR精细尺度DEM生成系统，其特征在于：包括处理器和存储器，存储器用于存储程序指令，处理器用于调用存储器中的存储指令执行如权利要求1-7任一项所述的一种多基线时序InSAR精细尺度DEM生成方法。
...【技术特征摘要】
1.一种多基线时序insar精细尺度dem生成方法，其特征在于：利用空间ica技术将信号进行分离，并直接将大气和噪声去除，减弱大气和噪声的干扰；利用多项式拟合去除相位观测值中的基线误差，获取准确的差分干涉相位；综合线性形变，周期形变和环境因素的影响，构建差分干涉相位与地形和形变之间的时序insar物理模型，获取准确的地形和形变参数，实现精细尺度dem的生成。
2.根据权利要求1所述的多基线时序insar精细尺度dem生成方法，其特征在于：实现过程包括以下步骤，
3.根据权利要求2所述的多基线时序insar精细尺度dem生成方法，其特征在于：差分干涉相位的生成实现方式为，进行数据格式的转换，基线估计及连接图的生成，生成差分干涉相位，高相干点的选取，获取的解缠相位表示为：
4.根据权利要求3所述的多基线时序insar精细尺度dem生成方法，其特征在于：基于ica的大气和噪声相位的去除实现方式为，利用fastica对时间序列相位信号进行分离，将大气和噪声相关的分量直接去除，提取重要的分量；
5.根据权利要求4所述的多基线时序insar精细尺度dem生成方法，其特征在于：多项式拟合去除基线误差实现方式为，峰值消除；利用多项式拟合逼近...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈玉敏，张腾飞，陈国栋，马鉴燊，陈若璇，李璋晖，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：
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