永久散射體雷達干涉技術

1、永久散射體雷達干涉技術目錄 SAR的發(fā)展歷程 InSAR與DInSAR簡介 PSI理論基礎學習方法 是什么？ 具體的定義 為啥有？ 解決的問題 怎么用？ 如何來解決發(fā)展歷程地面雷達（Radio Detection and Ranging，Radar）真實孔徑雷達（Real Aperture Radar，RAR）合成孔徑雷達（Synthetic Aperture Radar，SAR）1951,Carl Wiley合成孔徑雷達干涉（Interferometric SAR，InSAR）1971,Graham差分合成孔徑雷達干涉（Differential InSAR，DInSAR）1989,Gabri

2、el基于永久散射體的合成孔徑雷達干涉（Persistent Scatter InSAR，PSI）2000,FerrettiInSAR簡介是什么？ InSAR是利用不同空間位置獲取同一目標的至少兩幅SAR影像，開展干涉測量數據處理，通過同一目標兩次回波信號的相位差獲取該目標的高程或形變信息。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？基本原理 回波信號相位可表示為： 如果雷達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： 相位干涉依據配對影像對應像素值的共軛相乘實現： 提取相位： 二次差分干涉（DInS

3、AR）：兩軌法、三軌法、四軌法U arg22R）（2121RR4)(21*2121eAASSINTinadtfINTargDInSAR提取地表形變流程圖PSI理論基礎是什么？ 基于永久散射體的合成孔徑雷達干涉測量是將數據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進行相位建模和形變解算。為啥有？ DInSAR技術受時空失相干和大氣延遲兩大因素的嚴重制約。 主要用于檢測長期、緩變的地表形變。怎么用？PSI處理的主要流程SAR影像配準是什么？ SAR影像配準是計算兩幅影像同名像點的坐標映射關系，將從影像按映射關系采樣為與主影像相同的像素格網，使配準后兩幅

4、影像的同名像點對應于地面同一分辨單元。為啥有？ 單天線重復軌道工作模式下，由于軌道偏移使兩幅影像不完全重合； 如果配準不準確，將導致較大的干涉相位誤差，甚至完全失相關。怎么用？同名點的選取衛(wèi)星軌道參數法 假設實際點P，主影像點Pm，從影像點Ps 1.將主影像頭文件中P點的大地坐標（，L）轉換為空間直角坐標（Xp,Yp,Zp) 2.根據SAR構像方程： 計算P在從影像中的像素坐標Ps（rs，cs），Ps和Pm就是一對同名點。1橢球方程：2斜距方程：22222h)(bZh)(aYXSPVfSPRPPPDop多普勒方程： 粗配準：從兩幅SAR影像中識別出少量同名點，基于其像素坐標偏移量，通過簡單平移

5、，使主從影像同名點基本對應于同一分辨單元。 精配準：精確搜索同名點的準確位置，通過對從影像進行坐標變換和像元值插值重采樣，實現同名像點精確對應于地面同一分辨單元。 相干系數法、最大頻譜法、相位差影像平均波動函數法輻射定標是什么？ 將所有SAR圖像歸化于一個特定的標定尺度的方法。為啥有？ 由于不同時相SAR影像像元對應的星地間距離、雷達入射角、天線方向等空間參數差異，使地面同一單元在多時相SAR影像中灰度值基準不一致，輻射定標使時序SAR影像對應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)KPOWER(AC1log101

6、0PS探測方法（相干性高且穩(wěn)定的點） 1.相關系數閾值法（ ） 2.相位離差閾值法（ ） 3.振幅離差指數閾值法 4.相關系數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rT DT（i，j）D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且配準后的SAR影像上的振幅時間序列值Ak，如果 確定為PSC 2.振幅離差閾值法探測PS（穩(wěn)定性） 設定某個閾值Td，與各像素對應的相位離差Dg對比，將小于Td的點選出來作為PS。 N21kAnm1min Tm1in1jkAji，AkTN21kAmin，PS相位差

7、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：nadtr)(x,y;Tv(x,y)T(x,y)BR)(x,y;Tiresiiiii4sin4);,();,();,();,(iiniiaiinliiresTyxTyxTyxTyx建立PS網絡 是什么？ 對每個滿足距離條件（水平距離1km以內）的PS目標建立相位差分聯系觀測基線，基線與PS點構成PS網絡。 為啥有？ 1.一定程度上減弱大氣延遲相位的影響 2.與相關參數差分建模以提取各分量信號 怎么用？ FCN網與TIN網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，采用目標函數優(yōu)化模型， 找

8、到一組使取得最大值的模型匹配參數（v，）。resiiiivTBR4sin4resiimum)j(MMiiimaxsincos11iiiiivTBR4sin4PS網絡最小二乘法平差 1.觀測值函數模型 相鄰PS點PSi與PSj的差分關系： 2.形變參數估計 觀測方程： 構建矩陣形式： 利用最小二乘估計法求得：ijijvvvplpllprvvv 111QQTTQRLXBLBBBXTT1)(大氣與非線性形變時間序列分離 方法：基于濾波技術的信號分離 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相位。方法方法DInSARDInSARPSInSARPSInSAR處理對象面向面（整個區(qū)域）面向點（PS點）時空基線影響受時間基線與空間基線的很大限制不需考慮時間基線與空間基線的影響DEM影響DEM精度對結果影響很大可以接受精度不高的DEM作為參考平滑處理為了降低噪聲經常采用空間平滑處理一般不作平滑處理檢測對象長期、緩慢的地表活動突然、形變量大的地表活動對原始量數據要求24幅影像即可2030幅SAR影像PSI技術與傳統(tǒng)差分干涉（DInSAR）的比較P