永久散射體雷達(dá)干涉技術(shù)

永久散射體雷達(dá)干涉技術(shù)第一頁，共23頁。目錄SAR的發(fā)展歷程InSAR與DInSAR簡介PSI理論基礎(chǔ)第二頁，共23頁。學(xué)習(xí)方法是什么？——具體的定義為啥有？——解決的問題怎么用？——如何來解決第三頁，共23頁。發(fā)展歷程地面雷達(dá)（RadioDetectionandRanging，Radar）真實孔徑雷達(dá)（RealApertureRadar，RAR）合成孔徑雷達(dá)（SyntheticApertureRadar，SAR）1951,CarlWiley合成孔徑雷達(dá)干涉（InterferometricSAR，InSAR）1971,Graham差分合成孔徑雷達(dá)干涉（DifferentialInSAR，DInSAR）1989,Gabriel基于永久散射體的合成孔徑雷達(dá)干涉（PersistentScatterInSAR，PSI）2000,Ferretti第四頁，共23頁。InSAR簡介是什么？InSAR是利用不同空間位置獲取同一目標(biāo)的至少兩幅SAR影像，開展干涉測量數(shù)據(jù)處理，通過同一目標(biāo)兩次回波信號的相位差獲取該目標(biāo)的高程或形變信息。為啥有？1.早期SAR影像只利用灰度信息，忽視相位信息；2.受楊氏雙縫干涉實驗啟發(fā)。怎么用？第五頁，共23頁?；驹砘夭ㄐ盘栂辔豢杀硎緸椋喝绻走_(dá)兩次觀測期間地面散射特性未發(fā)生變化，則兩次回波信號的隨機散射相位相等，回波的相位之差為：相位干涉依據(jù)配對影像對應(yīng)像素值的共軛相乘實現(xiàn)：提取相位：二次差分干涉（DInSAR）：兩軌法、三軌法、四軌法第六頁，共23頁。DInSAR提取地表形變流程圖第七頁，共23頁。PSI理論基礎(chǔ)是什么？基于永久散射體的合成孔徑雷達(dá)干涉測量是將數(shù)據(jù)處理的焦點集中于具有高相干性像元組成的離散點集上，在生成差分干涉相位后僅對高相干性的目標(biāo)進行相位建模和形變解算。為啥有？DInSAR技術(shù)受時空失相干和大氣延遲兩大因素的嚴(yán)重制約。主要用于檢測長期、緩變的地表形變。怎么用？第八頁，共23頁。PSI處理的主要流程第九頁，共23頁。SAR影像配準(zhǔn)是什么？SAR影像配準(zhǔn)是計算兩幅影像同名像點的坐標(biāo)映射關(guān)系，將從影像按映射關(guān)系采樣為與主影像相同的像素格網(wǎng)，使配準(zhǔn)后兩幅影像的同名像點對應(yīng)于地面同一分辨單元。為啥有？單天線重復(fù)軌道工作模式下，由于軌道偏移使兩幅影像不完全重合；如果配準(zhǔn)不準(zhǔn)確，將導(dǎo)致較大的干涉相位誤差，甚至完全失相關(guān)。怎么用？第十頁，共23頁。同名點的選取—衛(wèi)星軌道參數(shù)法假設(shè)實際點P，主影像點Pm，從影像點Ps1.將主影像頭文件中P點的大地坐標(biāo)（β，L）轉(zhuǎn)換為空間直角坐標(biāo)（Xp,Yp,Zp)2.根據(jù)SAR構(gòu)像方程：計算P在從影像中的像素坐標(biāo)Ps（rs，cs），Ps和Pm就是一對同名點。第十一頁，共23頁。粗配準(zhǔn)：從兩幅SAR影像中識別出少量同名點，基于其像素坐標(biāo)偏移量，通過簡單平移，使主從影像同名點基本對應(yīng)于同一分辨單元。精配準(zhǔn)：精確搜索同名點的準(zhǔn)確位置，通過對從影像進行坐標(biāo)變換和像元值插值重采樣，實現(xiàn)同名像點精確對應(yīng)于地面同一分辨單元。相干系數(shù)法、最大頻譜法、相位差影像平均波動函數(shù)法第十二頁，共23頁。輻射定標(biāo)是什么？將所有SAR圖像歸化于一個特定的標(biāo)定尺度的方法。為啥有？由于不同時相SAR影像像元對應(yīng)的星地間距離、雷達(dá)入射角、天線方向等空間參數(shù)差異，使地面同一單元在多時相SAR影像中灰度值基準(zhǔn)不一致，輻射定標(biāo)使時序SAR影像對應(yīng)像元之間的振幅具有較好的可比性。有助于更可靠地從振幅統(tǒng)計信息中提取PS點怎么用？1.校正因子法2.相對輻射校正法第十三頁，共23頁。PS探測方法（相干性高且穩(wěn)定的點）1.相關(guān)系數(shù)閾值法（）2.相位離差閾值法（）3.振幅離差指數(shù)閾值法4.相關(guān)系數(shù)和振幅離差雙重閾值法5.振幅信息雙閾值法6.基于相位穩(wěn)定性選取法第十四頁，共23頁。振幅信息雙閾值法1.振幅閾值法探測PSC（強反射性）計算所有像素的時序振幅值，獲得振幅閾值：分析各像素在輻射定標(biāo)且配準(zhǔn)后的SAR影像上的振幅時間序列值A(chǔ)k，如果確定為PSC2.振幅離差閾值法探測PS（穩(wěn)定性）設(shè)定某個閾值Td，與各像素對應(yīng)的相位離差Dg對比，將小于Td的點選出來作為PS。第十五頁，共23頁。PS相位差分模型M幅初始干涉圖中，初始干涉相位：差分干涉處理后，差分干涉相位：殘留相位：第十六頁，共23頁。建立PS網(wǎng)絡(luò)是什么？對每個滿足距離條件（水平距離1km以內(nèi)）的PS目標(biāo)建立相位差分聯(lián)系——觀測基線，基線與PS點構(gòu)成PS網(wǎng)絡(luò)。為啥有？1.一定程度上減弱大氣延遲相位的影響2.與相關(guān)參數(shù)差分建模以提取各分量信號怎么用？FCN網(wǎng)與TIN網(wǎng)第十七頁，共23頁。PS差分相位建模相鄰PS連接基線的差分干涉相位差：在條件下，采用目標(biāo)函數(shù)γ優(yōu)化模型，找到一組使γ取得最大值的模型匹配參數(shù)（Δv，Δε）。第十八頁，共23頁。PS網(wǎng)絡(luò)最小二乘法平差1.觀測值函數(shù)模型相鄰PS點PSi與PSj的差分關(guān)系：2.形變參數(shù)估計觀測方程：構(gòu)建矩陣形式：利用最小二乘估計法求得：第十九頁，共23頁。大氣與非線性形變時間序列分離方法：基于濾波技術(shù)的信號分離大氣與非線性形變的時空特性空間上，大氣與非線性形變相位是低頻，失相關(guān)噪聲相位是高頻；時間上，非線性形變相位是低頻，大氣相位是高頻。基于以上，可以通過高通、低通等濾波估計相關(guān)相位。第二十頁，共23頁。PSI技術(shù)與傳統(tǒng)差分干涉（DInSAR）的比較第二十一頁，共23頁。PSInSAR存在的主要問題1.自然地表PS密度低角反