（高清版）GBT 44146-2024 基于InSAR技術(shù)的地殼形變監(jiān)測規(guī)范

ICS35.240.70基于InSAR技術(shù)的地殼形變監(jiān)測規(guī)范國家市場監(jiān)督管理總局國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會IGB/T44146—2024 Ⅲ 1 1 1 13.2縮略語 3 4 4 5 5 5 6 6 6 7 9質(zhì)量保障 9.1質(zhì)量檢查 9.2真實性檢驗 10.1數(shù)據(jù)成果 10.2圖件成果 10.3文檔成果 附錄A(資料性)常用星載SAR數(shù)據(jù)格式及參數(shù)列表 附錄B(資料性)典型形變場的特征及處理方法 附錄C(資料性)不同波段SAR數(shù)據(jù)的地殼形變InSAR監(jiān)測精度 附錄D(資料性)誤差類型與誤差校正 附錄E(資料性)InSAR地殼形變監(jiān)測結(jié)果的對比驗證方法 附錄F(資料性)成果圖示例 附錄G(資料性)地殼形變模型反演方法 Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由中國科學(xué)院提出。本文件由全國遙感技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC327)歸口。本文件主要起草人：張景發(fā)、曾琪明、李振洪、單新建、王超、劉照言、廖明生、李志偉、葛大慶、GB/T44146—2024發(fā)展迅速，應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，特別是在地殼形變測量工作中發(fā)揮著越來越重要的作用。目前，SAR數(shù)據(jù)來源多樣，InSAR技術(shù)策略各有側(cè)重、處理流程復(fù)雜，不同InSAR處理軟件要求也存在一定差異，且InSAR技術(shù)應(yīng)用人員專業(yè)背景和知識水平不盡相同。因此，把現(xiàn)階段業(yè)已成熟的經(jīng)驗總結(jié)出來，從InSAR處理各環(huán)節(jié)上進(jìn)行規(guī)范，以保證InSAR處理成果質(zhì)量并提高規(guī)范性與工作效率，既必要1GB/T44146—2024基于InSAR技術(shù)的地殼形變監(jiān)測規(guī)范本文件適用于基于星載SAR數(shù)據(jù)開展的地殼形變監(jiān)測。利用星載SAR數(shù)據(jù)開展的其他地表固體形變監(jiān)測參照使用。2規(guī)范性引用文件本文件沒有規(guī)范性引用文件。3.1.13.1.2發(fā)震斷層在地表造成的永久靜態(tài)位移。3.1.3同一地域內(nèi)兩次大震之間產(chǎn)生的地殼形變。3.1.4利用雷達(dá)與目標(biāo)的相對運動，把尺寸較小真實天線孔徑用信號處理方法合成為一個較大等效天線3.1.5單視復(fù)數(shù)圖像single-lookcomplexim未作多視處理的復(fù)數(shù)形式的SAR圖像。3.1.6視線向lineofsight;LOS雷達(dá)天線相位中心指向地面目標(biāo)的方向。23.1.7主圖像primaryimage在兩幅單視復(fù)數(shù)圖像進(jìn)行干涉處理時，作為配準(zhǔn)參照的圖像。3.1.8在兩幅單視復(fù)數(shù)圖像進(jìn)行干涉處理時，參照主圖像進(jìn)行配準(zhǔn)的圖像。3.1.9空間基線spatialbaseline對同一目標(biāo)進(jìn)行兩次SAR成像時，雷達(dá)天線相位中心間的空間連線向量。3.1.10垂直基線perpendicularbaseline空間基線在垂直于主圖像視線向的投影分量。3.1.11兩幅SAR圖像獲取的時間間隔。3.1.12在無其他失相干因素影響下，使地面散射體的兩次觀測SAR回波信號之間相干性降為零的空間垂直基線長度。3.1.13在無其他失相干因素影響下，使地面散射體的兩次觀測SAR回波信號之間保持相干性的最長時間間隔。3.1.14對同一地區(qū)不同時相所獲得的雷達(dá)復(fù)圖像，經(jīng)幾何變換使其同名點在空間位置對應(yīng)同一地面目標(biāo)的處理方法。3.1.15合成孔徑雷達(dá)干涉測量interferometricsyntheticapertureradar;InSAR利用兩幅經(jīng)配準(zhǔn)的SAR復(fù)圖像共軛相乘得到的干涉相位以獲取圖像覆蓋區(qū)域地面高程或地表形變信息的一種空間對地觀測技術(shù)。3.1.163.1.17取值為兩幅SAR復(fù)圖像配準(zhǔn)區(qū)域中對應(yīng)像素的相位相關(guān)系數(shù)，用于衡量兩幅SAR復(fù)圖像對應(yīng)像素的相位相關(guān)程度和干涉圖的質(zhì)量。[來源：GB/T32874—2016,3.1.10,有修改]3GB/T44146—20243.1.18失相干decorrelation由于空間基線、時間基線、熱噪聲、多普勒中心頻率漂移以及地面散射特性的改變等導(dǎo)致的相干性降低的現(xiàn)象。3.1.19因SAR視線向距離的變化而在地球參考橢球面上產(chǎn)生的干涉相位。[來源：GB/T32874—2016,3.1.13,有修改]3.1.20相位解纏phaseunwrapping將干涉相位由主值(模為2π)恢復(fù)為全值的過程。[來源：GB/T32874—2016,3.1.14,有修改]3.1.21合成孔徑雷達(dá)差分干涉測量differentialinterferometricsyntheticapertureradar;D-InSAR對覆蓋同一地區(qū)的兩期及以上SAR圖像進(jìn)行干涉處理，得到圖像間同名像元點的的相位差，并聯(lián)合外部DEM等參考數(shù)據(jù)去除地形、平地相位貢獻(xiàn)，以得到衛(wèi)星雷達(dá)視線方向上距離變化信息的一種InSAR處理方法。3.1.22同一顆或編隊SAR衛(wèi)星對同一地區(qū)以相同的成像模式、入射角和極化方式獲取的多次重復(fù)觀測SAR圖像序列，進(jìn)行干涉處理，通過時序分析，估計并削弱軌道誤差、地形數(shù)據(jù)誤差、大氣延遲等影響，以得到長時序地表形變信息的一種InSAR處理方法。3.1.23通過對在較長時間基線和較大空間基線，甚至超過臨界空間基線情況下，仍保持較高相干性的點目地表形變信息的一種InSAR處理方法。3.1.24對同一空間范圍的長時序SAR圖像集，設(shè)定較短時空基線閾值以確保干涉圖的相干性，形成一組/多組干涉對集，利用最小二乘或奇異值分解開展時序分析，估計并削弱軌道誤差、地形數(shù)據(jù)誤差、大氣延遲等影響，以得到長時序地表形變信息的一種InSAR處理方法。3.1.25地殼時序形變圖timeseriescrustaldeformationmap利用TS-InSAR方法獲取的地殼形變信息制作的體現(xiàn)地殼形變與時間關(guān)聯(lián)性的序列圖組。下列縮略語適用于本文件。DEM:數(shù)字高程模型(digitalelevationmodel)D-InSAR:合成孔徑雷達(dá)差分干涉測量(differentialinterferometricsyntheticapertureradar)GNSS:全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(globalnavigationsatellitesystem)InSAR:合成孔徑雷達(dá)干涉測量(interferometricsyntheticapertureradar)PS-InSAR:永久散射體合成孔徑雷達(dá)干涉測量(persistentscattererInSAR)4GB/T44146—2024SAR:合成孔徑雷達(dá)(syntheticapertureradar)SBAS-InSAR:小基線集合成孔徑雷達(dá)干涉測量(smallbaselinesubsetInSAR)SLC:單視復(fù)數(shù)圖像(single-lookcompleximage)SRTM:航天飛機(jī)雷達(dá)地形測繪任務(wù)(shuttleradartopographymission)TOPS:步進(jìn)掃描地形觀測(terrainobservationbyprogressivescans)TS-InSAR:合成孔徑雷達(dá)時序干涉測量(timeseriesInSAR)4基本要求采用InSAR技術(shù)開展地殼形變監(jiān)測，應(yīng)滿足以下基本要求。a)星載SAR數(shù)據(jù)成像后統(tǒng)一采用SLC數(shù)據(jù)格式。b)測量單次地殼形變，至少獲取≥50mm地殼形變發(fā)生前后各1期SAR數(shù)據(jù)；測量時序地殼形變，宜積累不少于15期SAR數(shù)據(jù)。d)不宜在如下地區(qū)開展基于InSAR技術(shù)的地殼形變監(jiān)測：2)完全被濃密植被覆蓋地區(qū)。基于InSAR技術(shù)的地殼形變監(jiān)測總體流程見圖1,主要內(nèi)容如下。a)資料與數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。根據(jù)工作目標(biāo)及地殼形變特性確定工作區(qū)范圍，收集工作區(qū)的基礎(chǔ)資料和SAR數(shù)據(jù)。常用星載SAR數(shù)據(jù)格式及參數(shù)列表見附錄A。b)形變起始參考點選擇。宜選擇無形變區(qū)高相干點作為形變計算起始參考點。c)InSAR數(shù)據(jù)處理。根據(jù)SAR數(shù)據(jù)累積量等因素選擇D-InSAR或TS-InSAR(包括PS-InSAR和SBAS-InSAR)方法進(jìn)行干涉處理。典型形變場的特征及處理方法見附錄B。d)質(zhì)量保障。檢查處理后獲得的地殼形變圖質(zhì)量，并與其他獨立的地殼形變測量成果進(jìn)行不低于觀測成果5%樣本量的對比驗證。優(yōu)先采用直接對比驗證，適宜時可采用交叉對比驗證和間接對比驗證。5GB/T44146—2024資料與j數(shù)據(jù)準(zhǔn)備PS-1nSARSBAS-InSAR地殼形變圖質(zhì)量檢查真實性檢驗數(shù)據(jù)成果圖件成果文檔成果成果編制工作報告質(zhì)量保障圖1基于InSAR技術(shù)的地殼形變監(jiān)測總體流程圖6資料與數(shù)據(jù)準(zhǔn)備6.1基礎(chǔ)資料收集應(yīng)收集以下資料。a)與地殼應(yīng)力和形變測量有關(guān)的各類資料。例如：工作區(qū)內(nèi)水準(zhǔn)網(wǎng)、GNSS網(wǎng)的布設(shè)情況及測量況資料。b)與干涉失相干有關(guān)的資料。例如厚植被、冰雪覆蓋、強(qiáng)降雨導(dǎo)致洪澇等。c)地面覆蓋資料。包括：工作區(qū)主要地面覆蓋類型；對SAR觀測有影響的各種地物分布情況，包e)DEM數(shù)據(jù)。其覆蓋范圍應(yīng)略大于相應(yīng)SAR數(shù)據(jù)的覆蓋范圍；格網(wǎng)間隔宜接近SAR數(shù)據(jù)分辨率。6.2SAR數(shù)據(jù)獲取應(yīng)收集工作區(qū)范圍內(nèi)SAR數(shù)據(jù)以及衛(wèi)星所提供的精密軌道數(shù)據(jù)。組成數(shù)據(jù)像對或數(shù)據(jù)集的SAR數(shù)據(jù)獲取要求如下。6GB/T44146—2024干波源為SAR數(shù)據(jù)源。b)軌道。應(yīng)獲取同一軌道且覆蓋相同工作區(qū)的SAR數(shù)據(jù)；衛(wèi)星飛行姿態(tài)穩(wěn)定，L、S、C波段的衛(wèi)星軌道定位精度宜優(yōu)于0.05m,X波段的衛(wèi)星軌道定位精度宜優(yōu)于0.03mm。數(shù)據(jù)。不同波段SAR數(shù)據(jù)的地殼形變InSAR監(jiān)測精度見附錄C。d)極化方式。優(yōu)先選用同一極化方式的SAR數(shù)據(jù)，如垂直極化或者水平極化的SAR數(shù)據(jù)。e)圖像重疊率。當(dāng)大尺度工作區(qū)需要同軌或跨軌的多景SAR圖像進(jìn)行拼接時，同軌相鄰兩景SAR圖像的重疊率應(yīng)超過沿軌圖像長度的15%;跨軌數(shù)據(jù)相鄰兩景圖像的重疊率應(yīng)超過圖像幅寬的15%。f)時間基線。應(yīng)選擇時間間隔較短的SAR數(shù)據(jù)組成像對或數(shù)據(jù)集。臨界時間基線與SAR波長、信號帶寬、氣候條件、植被覆蓋程度等有關(guān)。干旱、少植被地區(qū)，即使時間基線較長(如10年甚至更長),干涉圖依舊可保持較好相干性；植被較密的地區(qū)，即使時間基線較短(如幾天或更短),干涉失相干現(xiàn)象依舊可能嚴(yán)重。g)空間基線。應(yīng)選擇小于臨界空間基線的SAR數(shù)據(jù)組成像對或數(shù)據(jù)集。臨界空間基線與SAR保證較高的相干性，較理想的空間基線在X波段小于或等于100m,C波段小于或等于300m,L波段小于或等于1000m。7形變起始參考點選擇宜在無形變區(qū)內(nèi)選擇易辨別的高相干地物作為形變計算起始參考點。不宜在礦區(qū)塌陷區(qū)、油氣開域選擇形變起始參考點。典型形變的形變起始參考點選取要求如下：a)同震形變，宜選擇距震中較遠(yuǎn)的無形變區(qū)內(nèi)的易辨別、高相干地物；b)震間形變，宜選擇垂直于斷層方向，距活動斷層較遠(yuǎn)的無形變區(qū)內(nèi)的易辨別、高相干地物；c)震后形變，宜選擇距發(fā)震斷層較遠(yuǎn)的無形變區(qū)內(nèi)的易辨別、高相干地物；d)火山形變，宜選擇距火山口較遠(yuǎn)的無形變區(qū)內(nèi)的易辨別、高相干地物；f)地質(zhì)災(zāi)害形變，宜選擇遠(yuǎn)離地質(zhì)災(zāi)害區(qū)的無形變區(qū)內(nèi)的易辨別、高相干地物。形變起始參考點亦可選取其他高精度技術(shù)手段持續(xù)監(jiān)測的易辨別的高相干地物。8InSAR數(shù)據(jù)處理8.1處理方法選擇根據(jù)地殼形變量(典型形變場的形變量見附錄B)、持續(xù)時間、SAR數(shù)據(jù)累積量、數(shù)據(jù)時間間隔分布、工作目標(biāo)等選擇InSAR處理方法。a)當(dāng)形變量大于或等于0.02m時，宜選擇D-InSAR方法；如有多期SAR數(shù)據(jù)，亦可選擇TS-In-SAR方法。b)當(dāng)?shù)乇硇巫兞啃∮?.02m,宜選擇TS-InSAR方法。c)當(dāng)選擇TS-InSAR方法時，可根據(jù)累積SAR數(shù)據(jù)集內(nèi)各數(shù)據(jù)像對的垂直基線情況，選擇PS-InSAR或SBAS-InSAR方法：根據(jù)垂直基線分成幾個集合組，每個集合組內(nèi)垂直基線均滿足6.2g)中有關(guān)空間基線的要求，且單個集合組內(nèi)SAR數(shù)據(jù)累積量至少15期時，應(yīng)選擇SBAS-7GB/T44146—2024InSAR方法；當(dāng)集合組只有1個時，應(yīng)選擇PS-InSAR方法。8.2D-InSAR數(shù)據(jù)處理D-InSAR數(shù)據(jù)處理流程見圖2。SAR數(shù)據(jù)成像處理精密軌道數(shù)據(jù)精密軌道數(shù)據(jù)原始干涉相位圖生成去除平地相位模擬地形相位去除地形相位模擬地形相位差分T涉相位圖相位噪聲濾波相干系數(shù)計算和位解纏省達(dá)視線向形變計算地理編碼地殼形變圖圖2D-InSAR處理流程圖原始數(shù)據(jù)可選擇下列一種成像算法生成SLC數(shù)據(jù)： 距離-多普勒算法(Range-DopplerAlgorithm,RDA);——頻調(diào)變標(biāo)算法(ChirpScalingAlgorithm,CSA);-—波數(shù)域算法(w-kAlgorithm,w-k)。同一組SLC數(shù)據(jù)集生成應(yīng)采用單一成像算法。8GB/T44146—2024按以下步驟對主圖像、輔圖像和DEM進(jìn)行圖像配準(zhǔn)和重采樣，可輸入精密軌道數(shù)據(jù)參與圖像配準(zhǔn)a)宜使用與SAR數(shù)據(jù)分辨率接近、源于SRTM的DEM數(shù)據(jù)，應(yīng)依據(jù)主圖像的衛(wèi)星軌道參數(shù)將DEM轉(zhuǎn)換成主圖像格網(wǎng)的SAR模擬圖像。b)宜使用互相關(guān)和幾何配準(zhǔn)方法計算主圖像和輔圖像之間特征像元點的偏移量，實現(xiàn)粗配準(zhǔn)。c)按以下方式實現(xiàn)精配準(zhǔn)：——非TOPS模式下宜使用最大相關(guān)系數(shù)法、最大頻譜法等精配準(zhǔn)方法實現(xiàn)SAR圖像精配準(zhǔn)，配準(zhǔn)精度應(yīng)達(dá)到1/10個SAR像元； TOPS模式下宜使用增強(qiáng)譜分集法(enhancedspectraldiversity,ESD)實現(xiàn)SAR圖像精配準(zhǔn)，配準(zhǔn)精度應(yīng)達(dá)到1/1000個SAR像元。按以下步驟生成原始干涉相位圖。直基線和斜視角不同導(dǎo)致的不重疊頻譜。φin=angle(S?·S?)=angle(|S?|·|S?|e(?-k?))…S?輔圖像S?經(jīng)過復(fù)共軛運算后的復(fù)數(shù)值； 注2:基于InSAR技術(shù)的地殼形變監(jiān)測是去除原始干涉相位圖中，除地殼形變相位之外的其他相位成分的過程。原始干涉相位圖的干涉相位構(gòu)成及誤差類型與誤差校正見附錄D。宜使用以下方法估計干涉空間基線：按以下步驟去除原始干涉相位圖中的平地相位。a)獲取SAR數(shù)據(jù)中軌道參數(shù)，計算主圖像和輔圖像沿方位向每一行的平行基線。9GB/T44146—2024式中：…………λ———SAR波長，單位為米(m);B/——空間平行基線，單位為米(m)。c)將步驟b)的計算結(jié)果進(jìn)行二維多項式擬合，得到整幅圖像各點的平地相位，也可以直接按公式(3)計算整幅圖像的二維平地相位，再將其轉(zhuǎn)化為平地參考相位復(fù)數(shù)值。f(x,y)——二維平地相位；x,y——圖像點位置坐標(biāo)；ai-;——多項式系數(shù)；d——多項式系數(shù)的階，d=1,2,3?！ⅲ浩降貐⒖枷辔挥嬎阍恚哼x擇參考橢球基準(zhǔn)面，在同一參照坐標(biāo)系下，確定基準(zhǔn)面中任一點的坐標(biāo)和該點所對應(yīng)的兩次成像衛(wèi)星的位置，計算場景內(nèi)基準(zhǔn)面上的點到衛(wèi)星的距離差。對多個點的計算結(jié)果進(jìn)行最小二乘擬合，就得到基準(zhǔn)面的參考相位。從干涉相位中減去參考相位就得到由地形高差以及形變引起的相位圖。d)按公式(4),將主圖像、輔圖像及平地參考相位復(fù)數(shù)值進(jìn)行復(fù)共軛相乘即得到去除平地相位后的干涉相位圖。φflatening=angle(S?·S?·R*)…………(4)——去除平地相位后的干涉相位圖，單位為弧度(rad);S?--—主圖像對應(yīng)像元的復(fù)數(shù)值；S?———輔圖像S?經(jīng)過復(fù)共軛運算后的復(fù)數(shù)值；R*———平地參考相位圖像R對應(yīng)像元經(jīng)過復(fù)共軛運算后的復(fù)數(shù)值。8.2.2.6模擬地形相位宜使用與SAR圖像分辨率接近的源于SRTM的高精度DEM數(shù)據(jù)，按以下步驟模擬地形相位：a)建立SAR成像參數(shù)的圖像坐標(biāo)與DEM大地坐標(biāo)之間映射關(guān)系，形成DEM數(shù)據(jù)的模擬地形相位圖像；b)將模擬地形圖像與真實SAR圖像進(jìn)行精確配準(zhǔn)，獲得真實SAR圖像坐標(biāo)系的高程數(shù)據(jù)；c)利用主圖像和輔圖像的精密軌道數(shù)據(jù)計算真實SAR圖像中每個像元的模擬地形相位。8.2.2.7去除地形相位從8.2.2.5中獲得的去除平地相位后的干涉相位中減去8.2.2.6獲取的模擬地形相位，得到去除地形相位后的干涉相位圖(差分干涉相位圖)。8.2.2.8相干系數(shù)計算按公式(5)計算去除地形相位后的干涉相位圖中各個像素點的相干系數(shù)，得到相干性圖?！璆B/T44146—2024式中：S,、S,分別為滑動窗口中主圖像和輔圖像對應(yīng)像元的復(fù)數(shù)值；S?輔圖像S?經(jīng)過復(fù)共軛運算后的復(fù)數(shù)值。注：計算相關(guān)系數(shù)的滑動窗口一般設(shè)為5×5。8.2.2.9相位噪聲濾波可采用下列濾波方法去除8.2.2.7得到的干涉相位圖中的噪聲影響：——空間域濾波方法：等值線濾波、中值濾波、均值濾波、圓周期濾波等；對于濾波后的干涉相位圖，應(yīng)檢查工作區(qū)內(nèi)相干性圖的相干系數(shù)。如果區(qū)域的大部分相干系數(shù)小于0.3,則需要變換濾波方法進(jìn)行相位噪聲濾波。8.2.2.10相位解纏查看8.2.2.9得到的差分干涉相位圖中的相干性分布，應(yīng)掩膜低相干區(qū)域，使用周邊可靠數(shù)值填充或插值；應(yīng)采用一定的解纏方法處理較高相干性的區(qū)域；對同震形變梯度較大區(qū)域，可采用彈性半空間位錯模型輔助解纏，從干涉圖中扣除源于模型模擬的一階地殼形變，再解纏殘差相位。按公式(6)計算解纏后的真實相位。Φi,;=φi,;+2kπ………式中：Φ差分干涉相位圖解纏后的真實相位；k——正整數(shù)，為相位纏繞的整周期數(shù)，可通過判別相鄰像元的相位差值跳躍變化而確定。8.2.2.11雷達(dá)視線向形變計算按公式(7)計算解纏后的真實相位對應(yīng)的雷達(dá)視線向形變。式中：…Φ,;——解纏后的真實相位。8.2.2.12地理編碼利用8.2.2.6a)建立的SAR圖像坐標(biāo)與大地坐標(biāo)之間映射關(guān)系，基于反向查找表，對8.2.2.11得到的雷達(dá)視線向形變從SAR圖像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到大地坐標(biāo)，得到地殼形變圖。8.2.2.13地殼形變圖地理編碼后得到的地殼形變圖，在確定InSAR-LOS向形變量主要由垂直向或水平向形變引起的GB/T44146—2024Du=Dlos/cosθine DH=Dlos/sinθine 8.3PS-InSAR數(shù)據(jù)處理PS-InSAR數(shù)據(jù)處理流程見圖3。去誤差干涉圖時間及空間域形變和位估算雷達(dá)視線向形變計算形變計算地殼時序形變圖離散點相位解纏線性形變相位和DEM誤差相位估算人氣相位估算形變時序相位估算地理編碼GB/T44146—2024a)主圖像選擇：從時序SAR數(shù)據(jù)中選擇1幅主圖像，與時序SAR數(shù)據(jù)其他所有圖像組成多組像對，主圖像宜處于時間中點，與其他圖像組成像對的空間基線不大于臨界空間基線；b)復(fù)圖像配準(zhǔn)、重采樣和裁切：按8.2.2.2對主圖像與各輔圖像組成的像對進(jìn)行復(fù)圖像配準(zhǔn)、重采樣和裁切，形成多組干涉像對；c)DEM與主圖像配準(zhǔn)和裁切：按8.2.2.2對DEM數(shù)據(jù)與主圖像進(jìn)行配準(zhǔn)和裁切；d)空間基線估計：按8.2.2.4執(zhí)行；e)模擬地形相位：按8.2.2.6計算多組干涉像對對應(yīng)的模擬地形相位。按8.2.2.3～8.2.2.9的步驟對多組干涉像對分別執(zhí)行差分干涉數(shù)據(jù)處理，獲得去除平地相位、去除地形相位后的多幅干涉相位圖和相干性圖。時間及空間域形變相位估算步驟如下。a)PS點選擇：宜選擇穩(wěn)定的強(qiáng)散射性點目標(biāo)，其對應(yīng)圖像像元的相干系數(shù)、幅度等數(shù)值較大，可通過計算多幅圖像同名點的相干系數(shù)、幅度的離差等，設(shè)置閾值以提取PS點；應(yīng)提取一定密度的PS點(如≥100個/km2),并去除在雪面、水體等區(qū)域出現(xiàn)的偽PS點。b)離散點相位解纏：可按8.2.2.10對PS點進(jìn)行相位解纏，也可使用周邊可靠數(shù)值插值或模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行相位解纏。c)線性形變相位和DEM誤差相位估算：宜采用最小二乘法估計PS點的線性形變相位和DEM誤差相位。d)殘余相位低通濾波：可采用最小二乘法求解每個PS點的殘余相位(包含非線性形變相位、大氣相位和其他噪聲相位);對此殘余相位進(jìn)行空間低通濾波處理，以去除空間高頻噪聲相位。e)大氣相位估算：應(yīng)基于SAR數(shù)據(jù)自身或外部數(shù)據(jù)計算大氣相位?？捎脮r序方法分析SAR數(shù)據(jù)自身相位時空特性，估計并分離出大氣相位；也可使用外部數(shù)據(jù)計算大氣相位，計算方法見附錄D中D.3。f)非線性形變相位估算：從低通濾波后的殘余相位中去除高頻大氣相位，得到初步的非線性形變g)時間維度低通濾波：對各成像時刻的殘余相位進(jìn)行時間維度低通濾波，將時間高頻的大氣相位、其他噪聲相位與時間低頻的非線性形變相位進(jìn)一步分離，得到非線性時序形變相位。h)形變時序相位估算：疊加前面步驟得到的線性形變相位和非線性形變相位。形變計算步驟如下：a)雷達(dá)視線向形變計算：按8.2.2.11執(zhí)行；c)地殼時序形變圖：按8.2.2.13執(zhí)行，多個時相組合成地殼時序形變圖。SBAS-InSAR數(shù)據(jù)處理流程見圖4。GB/T44146—2024時序時序SAR數(shù)據(jù)DEM數(shù)據(jù)小基線干涉像對組合DEM與上圖像配準(zhǔn)和裁切組內(nèi)主圖像選擇數(shù)據(jù)預(yù)處理復(fù)圖像配準(zhǔn)、重采樣和裁切十涉數(shù)據(jù)集生成線性形變相位和DJM誤差相位估算殘余相位低通濾波奇異值分解殘余相位和線性形變相位大氣相位估算線性形變相位估算非線性形變相位估算形變時序相位估算占達(dá)視線向形變計算地理編碼地殼時序形變圖空問基線估計差分T涉數(shù)據(jù)處理模擬地形相位去誤差干涉圖去誤差干涉圖1時間及空間域形變和位估算形變計算數(shù)據(jù)預(yù)處理應(yīng)按以下步驟執(zhí)行。a)小基線干涉像對組合：綜合考慮空間垂直基線與時間基線以及各圖像對之間多普勒中心頻率差異，對時序SAR數(shù)據(jù)進(jìn)行分組，形成若干個小基線干涉像對組合，使得組內(nèi)的SAR圖像干b)組內(nèi)主圖像選擇：每個組合中選擇1幅圖像作為主圖像，與組內(nèi)其他圖像組成像對，主圖像宜處于時間中點，與其他圖像組成像對的空間基線遠(yuǎn)小于臨界空間基線、時間基線不高于臨界時間基線。c)復(fù)圖像配準(zhǔn)、重采樣和裁切：按8.2.2.2對主圖像與各輔圖像組成的像對進(jìn)行配準(zhǔn)、重采樣和裁d)DEM與主圖像配準(zhǔn)和裁切：按8.2.2.2對DEM數(shù)據(jù)與主圖像進(jìn)行配準(zhǔn)和裁切。GB/T44146—2024地形相位后的多幅干涉相位圖和相干性圖。時間及空間域形變相位估算步驟如下：a)線性形變相位和DEM誤差相位估算：宜采用最小二乘方法，估算小基線組內(nèi)線性形變相位和DEM誤差相位，并從干涉相位中扣除由于DEM配準(zhǔn)不精確造成的DEM誤差相位；e)奇異值分解(SingularValueDecoposition,SVD):將由于長基線限制而分開的獨立原始數(shù)據(jù)變時序相位。形變計算步驟如下：9質(zhì)量保障InSAR地殼形變監(jiān)測結(jié)果的質(zhì)量檢查應(yīng)至少包括表1所列內(nèi)容。表1InSAR地殼形變監(jiān)測結(jié)果質(zhì)量檢查內(nèi)容檢查內(nèi)容檢查方法主、輔復(fù)圖像配準(zhǔn)精度是否符合8.2.2.2要求干涉圖相位與地形的相關(guān)性檢查干涉圖相位變化是否與地形呈高相關(guān)性。相關(guān)性弱，則質(zhì)量較好；相關(guān)性強(qiáng)，則質(zhì)量較差差分干涉相位統(tǒng)計值統(tǒng)計值直方圖是否大致服從正態(tài)分布差分干涉圖與相干性圖對比應(yīng)符合8.2.2.9有關(guān)相干性閾值的要求。小于0.3,質(zhì)量差；0.3～0.5,質(zhì)量良好；大于0.5,質(zhì)量很好差分干涉圖紋路檢查檢查紋路是否清晰可辨。如清晰可辨，對應(yīng)區(qū)域干涉圖質(zhì)量較好；反之，則干涉圖質(zhì)量較差GB/T44146—2024表1InSAR地殼形變監(jiān)測結(jié)果質(zhì)量檢查內(nèi)容(續(xù))檢查內(nèi)容檢查方法解纏誤差殘差點分布圖采用殘差點空間分布的統(tǒng)計方法核驗分布圖。零星分布，質(zhì)量較好；不均勻分布或密集分布，質(zhì)量較差。構(gòu)建時空閉合環(huán)，檢查解纏相位的閉合差，探測解纏誤差PS點分布是否符合8.3.2.3a)的要求。PS點目標(biāo)分布密度較均勻，多于100個/km2。采用檢查PS點地物屬性的方法。多與反射能力較強(qiáng)的實際地物對應(yīng)，水體中極少出現(xiàn)，則質(zhì)量較好，否則質(zhì)量較差小基線干涉像對組合是否符合8.4.2.1的要求。干涉像對組內(nèi)空間基線如果遠(yuǎn)小于臨界空間基線，時間基線也不大于臨界時間基線，主圖像處于時間中點位置，則質(zhì)量較好；反之，質(zhì)量較差時間序列圖的離散度和曲線采用檢查離散度收斂情況和跨斷層時序曲線方法。離散度低，質(zhì)量好；跨斷層時序曲線，與活動斷層的升降對應(yīng)較好，如相對上升盤對應(yīng)于正斷層的下盤或逆斷層的上盤，則質(zhì)量較好，否則質(zhì)量較差9.2真實性檢驗9.2.1直接對比驗證應(yīng)利用同時期地殼形變的地面監(jiān)測結(jié)果，對InSAR地殼形變監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行直接對比驗證。InSAR地殼形變監(jiān)測結(jié)果宜與水準(zhǔn)測量、GNSS測量等高精度監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行對比。a)與水準(zhǔn)測量結(jié)果對比。宜采用時序InSAR監(jiān)測結(jié)果的多點均值與對應(yīng)時段的水準(zhǔn)測量結(jié)果對比，將所查找到的一定空間范圍內(nèi)高相干目標(biāo)InSAR監(jiān)測結(jié)果的均值與水準(zhǔn)測量點結(jié)果對比。b)與GNSS測量結(jié)果對比。使用研究區(qū)內(nèi)相同時段高等級GNSS測站點的監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行檢驗。選取距離高等級GNSS站點一定范圍內(nèi)的InSAR高相干點目標(biāo)參與驗證。獲取擬合數(shù)據(jù)參與驗證。直接對比驗證時應(yīng)考慮InSAR、GNSS和水準(zhǔn)測量在測量原理、測量時間、空間尺度及基準(zhǔn)方面的差異。InSAR地殼形變監(jiān)測結(jié)果的直接對比驗證方法見附錄E中E.1。使用具有重疊時空的SAR數(shù)據(jù)得到的InSAR監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行交叉驗證。這些SAR數(shù)據(jù)可來源于相同衛(wèi)星不同軌道、不同成像模式，或來源于不同衛(wèi)星、將不同來源的InSAR地殼形變監(jiān)測結(jié)果投影到同一方向，選出同名點統(tǒng)計差值及均方根誤差。InSAR地殼形變監(jiān)測結(jié)果的交叉對比驗證方法見E.2。使用InSAR地殼形變監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計數(shù)據(jù)，根據(jù)地震學(xué)原理或災(zāi)害情況進(jìn)行對比驗證。a)同震形變，可通過兩種間接對比方法開展驗證。1)利用地震波和/或其他大地觀測數(shù)據(jù)反演得到地震斷層參數(shù)，采用彈性半空間的位錯模型模擬同震形變，進(jìn)而與InSAR監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行相關(guān)性分析，求取兩者差值中誤差。2)基于InSAR獲得的形變結(jié)果統(tǒng)計數(shù)據(jù)，根據(jù)地震學(xué)原理或震害情況定性檢驗InSAR測GB/T44146—2024b)地質(zhì)災(zāi)害形變，可對照地質(zhì)災(zāi)害形變區(qū)是否與采礦、地下水開采等活動有關(guān)，再加以評估和驗證。a)原始數(shù)據(jù)與資料，包括參與InSAR處理的原始SAR觀測數(shù)據(jù)，處理所需的各類輔助資料；a)制圖范圍：圖幅內(nèi)圖廓線范圍涵蓋實際b)坐標(biāo)系：制圖坐標(biāo)系應(yīng)采用2000國家大地坐標(biāo)系(CGCS2000,ChinaGeodeticCoordinateSys-tem2000);c)比例尺：根據(jù)不同應(yīng)用目的選擇1:250000、1:100000、1:50000、1:25000或1:10000InSAR處理生成地殼形變分布成果圖的成果格式、示例圖及制圖說明表見附錄F。文檔成果宜包括但不限于如下內(nèi)容：d)數(shù)據(jù)處理方法及關(guān)鍵參數(shù)選?。籩)地殼形變信息提取結(jié)果及其時空分布，也可給出地殼形變模型反演方法獲得的地殼運動模型(見附錄G);SAR處理成果滿足要求。GB/T44146—2024(資料性)常用星載SAR數(shù)據(jù)格式及參數(shù)列表表A.1給出了常用星載SAR數(shù)據(jù)的格式。SAR衛(wèi)星名稱數(shù)據(jù)格式圖像文件頭文件ERS-1/2CEOS(*.IMG,*.001,*.dat)CEOS(*.001)CEOS(*.IMG,*.001,*.dat)CEOS(*.001)ENVISATASAREnvisat(*.N1)Envisat(*.N1)ALOS-1ALOSL1.1(*H1.1_A)Radarsat-1CEOS(×.IMG,*.001,*.dat)CEOS(*.001,*.TRL,*.TRA)Radarsat-2RADARSAT2(*.tif)Terrasar-XTERRASAR-X(*.cos)Cosmo-SkyMedStripmapHimageCosmo-skymed(*.h5)ALOS-2ALOSL1.1Sentinel-1IWSentinel-1file(*.tif)SAOCOMSAOCOMfile(*.tif)CapellaSARCapellafile(*.tif)海絲一號TY-1file(*.tif)Lutan-1LT-1file(*.tif)A.2星載SAR數(shù)據(jù)參數(shù)列表星載SAR數(shù)據(jù)一般包括以下幾種獲取模式：a)聚束模式(spotlight),分辨率一般為幾分米至幾米；b)(超級)條帶模式(stripmap),分辨率一般為幾米至幾十米；c)寬幅模式(burst、ScanSAR、TOPS等),分辨率一般為十幾米至百米。表A.2給出了可用于InSAR處理的常用星載SAR數(shù)據(jù)的主要參數(shù)。名稱所屬國家或機(jī)構(gòu)運行時間軌道高度/km波長/m極化方式入射角/最短間隔/d地面分辨率(m)及模式RAW數(shù)據(jù)存檔情況幅寬/可否編程ERS-1歐洲空間局1991年—2000年C(0.056)VV是全球覆蓋20次以上否ERS-2歐洲空間局1995年—2012年C(0.056)VV是全球覆蓋20次以上否JERS-1日本1992年—1998年L(0.235)HH否全球覆蓋5次以上否Radarsat-1加拿大1995年—2013年C(0.056)HH8～30是部分地區(qū)覆蓋50～500否ENVISAT-ASAR歐洲空間局2002年—2012年C(0.056)雙極化25～100是全球覆蓋25次以上否ALOS-PAISAR日本2006年—2011年L(0.236)全極化是全球覆蓋15次以上20～350否Radarsat-2加拿大2007年月至今C(0.056)單極化、雙極化、全極化3(超級條帶)5(條帶)16～100(其他)否2013年間多期存檔20(超級條帶)50(條帶)50～500(其他)可TerraSAR-X德國2007年月至今X(0.031)單極化、雙極化、全極化20～5511(單)1(聚束)3(條帶)18.5(掃描)40(寬掃描)否大部分地區(qū)需要編程觀測20(聚束)30(條帶)150(掃描)270(寬掃描)可TanDEM-X星座(2)德國2010年6月至今X單極化、雙極化、全極化11(單星)1(聚束)3(條帶)18.5(掃描)40(寬掃描)否大部分地區(qū)需要編程觀測20(聚束)30(條帶)150(掃描)270(寬掃描)可COSMO-SkyMed星座(6)意大利2007年6月、2007年12月、2008年10月、2010年11月、2019年12月、2022年2月X單極化、雙極化16.36~52.0616(單星)1(雙星/31(聚束)1、3、5(條帶)30(掃描)100(寬掃描)否大部分地區(qū)需要編程觀測7～10(聚束)30～40(條帶)100～00(掃描)可表A.2常用星載SAR數(shù)據(jù)主要參數(shù)(續(xù))名稱所屬國家或機(jī)構(gòu)運行時間軌道高度/km波長/m極化方式入射角/最短間隔/d地面分辨率(m)及模式RAW數(shù)據(jù)存檔情況幅寬/可否編程Sentinel-1星座歐洲空間局2014年4月至今CHH十VV、VV+VH12(單星)6(雙星)5(聚束)5×20(條帶)20(掃描)20(寬掃描)是全球觀測計劃，每6天/12天1次同軌觀測20(聚束)80(條帶)250(掃描)400(加寬掃描)否ALOS-2(PAL-SAR-2)日本2014年5月至今L全極化8~1×3(聚束)3、6、10(條帶)100(掃描)否全球觀測計劃25(聚束)30～50(條帶)350～490(掃描)可Lutan-1A中國2022年1月至今L單極化、雙極化、全極化8(單)4(雙)3(條帶1)12(條帶2)20～30(寬幅)30(掃描)是全球觀測計劃50(條帶1)100(條帶2)150～500(寬幅)400(掃描)可Lutan-1B中國2022年2月至今L單極化、雙極化、全極化8(單)4(雙)3(條帶1)12(條帶2)20～30(寬幅)30(掃描)是全球觀測計劃50(條帶1)100(條帶2)150～500(寬幅)400(掃描)可阿根廷2018年10月、2020年8月至今L單極化、雙極化、全極化16(單星)8(雙星)10(條帶1)10(條帶2)30(掃描窄幅1)50(掃描窄幅2)50(掃描寬幅1)100(掃描寬幅2)是全球觀測計劃20(條帶1)40(條帶2)100(掃描窄幅1)150(掃描窄幅2)220(掃描寬幅1)350(掃描寬幅2)可品SAR衛(wèi)星名稱所屬國家或機(jī)構(gòu)運行時間軌道高度/km波長/m極化方式入射角/最短間隔d地面分辨率(m)及模式數(shù)據(jù)存檔情況幅寬/可否編程星座(27)芬蘭2018年1月至今~580X單極化22(單星)1(27星)0.5(SPOTFINE)3(STRIP)是全球觀測計劃5(聚束)30(條帶)120(掃描)可Capella星座(10)美國2018年12月至今X單極化15(單星)0.35(聚束)0.6(滑塊聚束)0.8(條帶)是全球觀測計劃5(聚束)200(滑塊聚束)10～50(條帶)否海絲一號中國至今C單極化1(聚束)3(條帶)10(掃描NS)20(掃描ES)是全球觀測計劃5(聚束)20(條帶)50(掃描)100(加寬掃描)可巢湖一號中國2022年2月至今C單極化1(聚束)2(滑聚)3(條帶)12(掃描NS)20(掃描ES)10(TOPS模式)是全球觀測計劃7(聚束)25(條帶)100(掃描NS)170(掃描ES)可高景二號星座中國2022年7月至今X單極化0.5(滑動聚束)1(滑動聚束)2(條帶)是全球觀測計劃10(滑動聚束)20(條帶)可宏圖一號星座中國2023年3月至今X單極化0.5(聚束1)1(聚束2)3(條帶)5(TOPSAR)3(多星條帶干涉)是全球觀測計劃5(聚束1)10(聚束2)20(條帶)50(TOPSAR)20(多星條帶干可GB/T44146—2024(資料性)典型形變場的特征及處理方法表B.1給出了典型形變場的特征及處理方法。表B.1典型形變場的特征及處理方法形變類型形變場特征時間過程分類處理方法空間分布范圍形變量或形變速率瞬時緩慢D-InSARTS-InSAR地震√√√震間形變<20mm/年√√震后形變√√火山火山隆起/下沉<20mm/年√√火山爆發(fā)√√滑坡滑坡前兆0.5～5√√地面沉降地下水開采0.5～100(20～100)mm/年√√√礦產(chǎn)開采0.1～10(20～100)mm/年√√√√的地殼形變時加以分辨并剔除。“事件過程持續(xù)數(shù)秒至數(shù)分鐘。事件過程持續(xù)數(shù)天至數(shù)月，甚至數(shù)年?！鞍▋纱翁卣鞯卣鹌陂g與長期應(yīng)變積累(震間)、地震發(fā)生(同震)等過程相關(guān)的地殼表面變形。d根據(jù)統(tǒng)計分析，利用D-InSAR方法能探測到的可靠形變量50mm(對應(yīng)最小震級地震Ms6),利用TS-InSAR方法能探測到的可靠形變量20mm(對應(yīng)最小震級地震Ms4.5)。GB/T44146—2024(資料性)不同波段SAR數(shù)據(jù)的地殼形變InSAR監(jiān)測精度在植被覆蓋密集區(qū)域表現(xiàn)優(yōu)于C波段和X波段；在形變量大于或等于1m的地區(qū)，如同震形變、滑坡時序變形和礦區(qū)開采形變等地區(qū)，有較好的性能；在有利條件下，D-InSAR地殼形變測量精度可達(dá)10mm,多時相數(shù)據(jù)TS-InSAR測量精度可達(dá)5mm/年～8mm/年。C.2C波段數(shù)據(jù)在植被相對稀少區(qū)域表現(xiàn)優(yōu)于X波段數(shù)據(jù)；在有利條件下，D-InSAR地殼形變測量精度可達(dá)8mm,多時相數(shù)據(jù)TS-InSAR測量精度可達(dá)2mm/年～5mm/年。C.3X波段數(shù)據(jù)在裸露區(qū)及重大人工建筑目標(biāo)地區(qū)具有較好的探測效果，如城區(qū)精細(xì)形變測量等；在有利條件下D-InSAR地殼形變測量精度可達(dá)5mm,多時相數(shù)據(jù)TS-InSAR測量精度可達(dá)2mm/年～3mm/年。GB/T44146—2024(資料性)誤差類型與誤差校正D.1原始干涉相位圖構(gòu)成原始干涉相位圖的干涉相位主要包含6種相位成分，按公式(D.1)計算?！?D.1)式中：pfat——平地相位；φde——SAR兩次觀測期間目標(biāo)沿衛(wèi)星視線方向移動引起的形變相位；pam——兩次觀測間大氣環(huán)境差異引起的延遲相位；在差分InSAR數(shù)據(jù)處理中，要獲取精確的地殼形變相位φde,就要去除原始干涉相位圖的干涉相D.2誤差類型成因分析InSAR形變處理結(jié)果主要包含以下誤差。a)失相干誤差。主要包括時間失相干誤差、空間失相干誤差以及熱噪聲。時間失相干誤差與地面覆蓋物散射特性變化有關(guān)；空間失相干誤差由SAR天線視角差導(dǎo)致的微波波數(shù)差異造成。b)大氣延遲誤差。指由于雷達(dá)信號在傳輸過程中，大氣折射的非均質(zhì)性引起的雷達(dá)信號傳播路徑彎曲和雷達(dá)信號傳播延遲；大氣對雷達(dá)信號傳播的影響包含受對流層和電離層的影響。c)衛(wèi)星軌道誤差。屬于系統(tǒng)誤差，通常以殘差條紋形式存在于干涉圖中。d)DEM誤差。在利用DEM對地形相位進(jìn)行估計時，所用DEM誤差會導(dǎo)致干涉相位中殘留地形相位誤差項，其大小與垂直基線長度和雷達(dá)入射角有關(guān)。D.3誤差校正常見誤差校正方法如下。a)失相干誤差。濾波方法和時序分析方法相結(jié)合方法去除失相干地物，保留高相干地物。b)大氣延遲誤差，校正方法如下。1)單景干涉圖像。利用外部數(shù)據(jù)校正大氣誤差；外部數(shù)據(jù)包括GNSS大氣延遲產(chǎn)品、MER-IS和MODIS等的水汽產(chǎn)品，以及大氣數(shù)值模型大氣產(chǎn)品(ECMWF、MERRA2和GA-COS);利用線性或者冪律模型削弱與地形相關(guān)的對流層延遲影響。2)多時相干涉圖像。利用時序方法分離出大氣誤差相位分量，用最小二乘方法或者奇異值分解(SVD分解)估計每景SAR圖像對應(yīng)的大氣相位；可用外部數(shù)據(jù)，計算出一階大氣誤差相位，并從殘余相位中減去，然后用主成分分析法估計殘余大氣誤差相位。3)電離層誤差。使用圖像本身的電離層統(tǒng)計分量、電離層模型，或者split-spectrum算法(方位向)進(jìn)行校正。c)衛(wèi)星軌道誤差。基于地面控制點估算一個相位趨勢面，從原始相位中減去，實現(xiàn)軌道誤差校正。GB/T44146—2024(資料性)InSAR地殼形變監(jiān)測結(jié)果的對比驗證方法E