多分辨率分析的InSAR轨道误差去除算法

针对传统的多项式模型去除InSAR轨道误差时,只能去除由于基线不准导致的平地相位残余误差,而对于基线误差引起的与高程相关的地形相位误差仍保留在干涉图中,提出了一种多分辨率分析的干涉相位轨道误差去除方法.从InSAR成像几何结构出发,分析轨道误差的空间特征,推导了由基线误差引起的平地相位误差及地形相位误差;再通过多分辨率分析把轨道误差与对流层延迟误差相位、外部DEM引起的地形误差相位、噪声相位等进行滤除,最后采用最小二乘计算多项式模型参数,可以更精细的估计出轨道误差相位,吸收与地形相关的误差.结果表明,经过改正的干涉图与DEM的相关系数仅0.033 8,相对于线性模型和二次多项式模型的0.165 5和0.071 9,对地形相关轨道误差的去除改善程度达到79.1％和53.0％,能够更好地去除轨道误差,提高了轨道误差估计精度,吸收了与地形相关的误差.     

粗／精轨道数据对卫星InSAR DEM精度影响的对比分析

本文在介绍InSAR系统中卫星轨道状态矢量内插方法的基础上，从理论和实际两方面分析了轨道数据误差对参考椭球面相位、地形干涉相位和数字高程模型（DEM）精度的影响。以上海局部地区作为实验场，采用ERS-1／2卫星SAR影像数据，分别使用欧洲空间局粗略轨道数据和荷兰Delft大学空间研究中心精密轨道数据进行了干涉处理，生成了两种情况下的DEM，并对相关精度进行了对比与分析。研究结果表明，使用精轨数据建立的DEM的精度明显高于基于粗轨数据建立的DEM的精度。     

相位补偿SAR差分干涉提取山区DEM算法及精度分析

首先,将去平干涉相位和外部DEM模拟的地形相位作差分,以降低干涉图的条纹率。然后,采用模拟的地形相位对差分干涉图的解缠相位进行补偿得到去平干涉图的解缠相位,并用此相位进行基线精化和高程提取。实验结果表明,该算法可得到高程精度更高的山区DEM。与常规干涉算法相比,它不仅可改善解缠精度,还可得到更加真实且相干性明显改善的相干图,减少因相干性低于解缠时设定的相干性阈值而产生的高程空洞区。相比于＂高程补偿＂算法,其可更有效地削弱残余系统相位以及解缠和外部DEM引入的随机相位误差的影响。     

利用附加系统参数的InSAR轨道误差估计

针对利用小波分析方法联合二次曲面模型改正合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)轨道误差时观测值的系统误差特性,该文在传统二次多项式的基础上建立了一种附加系统参数的轨道误差改正模型。利用小波分析方法可以有效提取干涉相位中的低频部分,二次多项式法计算简便,附加系统参数平差原理顾及了观测值中其它系统误差项的影响,结合3种方法更准确地求解出了改正模型参数,实现了对InSAR轨道误差的有效估计去除。基于伊朗巴姆地区的ENVISAT ASAR数据实验表明:在使用所提算法去除轨道误差相位后的干涉图中,远离形变区域位置的相位值基本趋近于0rad,轨道残差相位也基本得到消除。     

利用地面控制点相位残差定权方法减弱InSAR轨道误差相位

两次SAR图像成像时卫星位置的差异导致即使在平坦地区InSAR干涉图上也会有参考面相位存在。由于定轨精度有限，InSAR数据处理过程中需去除轨道误差相位。目前常用的去除轨道误差的方法为基于轨道状态矢量计算出初始基线，再根据地面控制点信息，利用最小二乘算法得到精密基线；或将初始基线对应的参考面相位去除后，再对剩余相位进行快速傅里叶变换或曲面拟合，得到趋势性相位再去除。由于去除参考面相位在去除大气相位和获取形变相位之前，因而基线精密估计的过程中易受到大气相位和形变相位的影响，影响形变解算结果。在实际应用中发现存在干涉图在去除参考面相位后依然有趋势性相位的现象，本文针对此现象考虑大气相位和形变相位影响，提出了利用地面控制点相位残差定权的基线估计方法，提高了估计形变结果的精度，模拟试验和实际应用表明该方法具有一定的有效性和可行性。     

基于快速傅立叶变换的干涉SAR基线估计

首先论述干涉SAR初始基线估计的基本原理；接着对用2维快速傅立叶变换（FFT）功率谱进行干涉SAR初始基线估计的具体算法进行了详细阐述；最后，基于1994年10月9日和10日的SIR－C L波段单视复雷达数据，用该算法进行了干涉SAR初始基线的垂直分量估计，并结合用航天飞机轨道数据得到的初始基线平行分量估计值进行去平地相位的试验。将结果与只用航天飞机轨道数据得到的初始基线进行去平地相位的结果及本区域的地形图进行比较分析。     

基于ALOS/PALSAR轨道参数的干涉平地效应消除研究

平地相位是在合成孔径雷达干涉处理(InSAR)过程中,平坦地表所产生的线性变化相位,它的存在不仅增加了相位解缠的难度,而且它去除的干净程度将直接影响InSAR处理结果的精度,因此,去平地相位是InSAR处理中关键技术之一。在卫星精轨数据已知的情况下,平地相位可以精确地计算得到,但是对于ALOS/PALSAR数据产品而言,其提供的卫星状态采样点时间间隔达到60 s,平地相位计算成为利用PALSAR开展InSAR研究的难点,也构成了PALSAR InSAR推广应用的瓶颈。通过分析常用轨道参数估计方法的优缺点,分别利用埃尔米特等距插值法、三次样条插值法和最小二乘多项式拟合法对常州地区的ALOS/PALSAR数据进行了卫星轨道估计对比实验,并应用于平地相位消除。实验结果表明,埃尔米特等距插值法可以有效估计卫星状态矢量采样稀疏的加密精轨数据,实现平地相位地精确计算与去除。     

高分辨率雷达卫星COSMO-SkyMed干涉测量生成DEM的实验研究

介绍了COSMO-SkyMed对地观测系统,分析了高分辨率SAR传感器和Tandem观测星座与相干性之间的关系,并利用间隔1 d的COSMO-SkyMed Tandem数据生成了祁连山区的DEM。提出通过对无地形变化的差分干涉相位进行滤波来提取大气和轨道误差引起的测量偏差,探讨了实验干涉数据去相干的因素,并将生成的DEM与ASTER GDEM进行了对比。     

DEM辅助的山区InSAR相位解缠

针对山区InSAR相位解缠困难的问题,在实现零中频矢量滤波的基础上,设计了DEM辅助的山区InSAR相位解缠方法。将原始干涉图与DEM模拟的干涉图做差分处理,获取条纹中心频率极低的零中频干涉图,再对零中频干涉图进行滤波和相位解缠处理;并将解缠结果和模拟干涉相位求和得到原始干涉图的解缠结果,从而减小相位欠采样和频谱混叠现象对干涉处理的影响,提高相位解缠性能。采用兰州地区和登封地区两套ENVISAT ASAR数据进行相位解缠实验,统计解缠百分比、解缠效率,以及零中频干涉图对应的相干图和常规干涉相干图构成的差分相干图的相干值均值,验证方法的可行性和有效性。     

一种基于高分辨率雷达影像以及外部DEM辅助的复杂地形制图方法

为满足在坡度陡、高差大的复杂地形地区高精度DEM制图的需要,在传统的雷达干涉测量技术的基础上,通过引入外部DEM,建立外部DEM模拟相位和干涉解缠相位的对应关系,构建多维线性模型,进行线性回归分析,去除误差相位趋势;同时根据引入的外部DEM估计高程的误差范围,进行高程点的滤波,达到精化DEM的目的,形成最终的DEM产品。该方法已经应用于高分辨雷达影像（COSMO数据）在云南德钦地区DEM地形图的制作,通过GPS数据的验证,其精度达到了国家1∶50 000 DEM制图要求。     

SAR干涉图的静态小波域MAP法滤波

SAR干涉图中的斑点噪声是对相位解缠的极大障碍，为了得到更精确的地形模型，必须在相位解缠前对干涉图进行斑点噪声滤波。提出了一种干涉图的小波域多尺度滤波算法。对干涉图的实部和虚部分别进行处理，用Pearson分布系确定了信号和噪声项小波系数的概率密度函数，然后用最大后验概率（Maximum A Posterior,MAP)准则估计无噪数据的小波系数。将本算法和另外3种滤波算法进行比较。结果表明，本滤波算法对SAR干涉图有很强的噪声抑制能力，并能保持干涉图的相位细节信息和相位分布。     

TOPS模式哨兵-1雷达干涉图误差校正技术

哨兵-1系统因其优质的设备参数及开放性的政策具有很高的学术及应用价值，然而其特殊的TOPS成像模式对利用该数据的干涉处理与分析提出了挑战。本文对影响哨兵-1 TOPS模式数据干涉质量的数据配准、电离层及对流层因素进行了定量化分析，提出了基于ESD，以及GPS、ECMWF等外部数据源校正的TOPS哨兵-1模式干涉图误差校正技术；以一对2016年某区域的哨兵-1 TOPS模式影像为研究数据，对其依次进行了精配准、电离层相位和对流层相位系统校正。研究结果表明，配准精度能够满足数据1/1000像元的精度要求；能去除电离层条带相位和方位向相位跳变；进而实现对流层相位约27%标准差精度的提升。此技术能够显著减小哨兵-1 TOPS模式数据的干涉误差，提高其在差分雷达干涉乃至时序差分雷达干涉等形变监测中的应用价值。     

Synergistic Fusion of Interferometric and Speckle-Tracking Methods for Deriving Surface Velocity From Interferometric SAR Data

This letter presents a technique to adjust and unify disconnected interferogram fringe regions for the derivation of accurate surface-velocity measurements. The interferogram from repeat-pass interferometric synthetic aperture radar data is often partitioned by shear margins of ice streams and other low-coherence zones into many small disconnected fringe regions. Although these isolated fringe regions can be unwrapped separately, the unwrapped phase for each region is referenced to a different seed point. Our technique exploits absolute range-offset measurements from the speckle-tracking method to bridge the isolated fringe regions in the interferogram. In this way, the unwrapped phases in these regions can be adjusted into consistent surface-displacement measurements with a common reference point. Using Radarsat interferometric data in Antarctica, we demonstrated that the synergetic fusion of the measurements from the interferometric and speckle-tracking methods can produce a highly accurate two-dimensional velocity field     

差分干涉测量（D—InSAR）技术在矿区地面沉降监测中的应用

收集了2008年12月至2009年7月的6景覆盖济宁某矿区ENVISATASAR数据,利用差分干涉测量技术进行矿区地面沉降监测应用研究。通过“双轨法”和“三轨法”,进行差分干涉处理,提取了差分干涉图、增强干涉图、相干图和地面形变图。并且对测量处理结果进行了分析和讨论,从而验证了差分干涉测量技术在矿区地面沉降监测中应用的可行性。     

一种使用剪切波变换的干涉图滤波算法

干涉图小波阈值法滤波未考虑干涉相位统计特性, 导致在低相干区域得到的滤波效果不能令人满意。针对这一问题, 提出了一种剪切波变换与干涉相位标准差相结合的相位滤波算法。该算法将干涉相位统计特性与剪切波阈值滤波结合起来, 利用相位标准差改正滤波阈值以提高滤波效果。此外, 为了评价干涉图的滤波效果并为实测数据选择合适的滤波方法提供参考, 将模拟干涉图解缠结果的局部均方差分布作为滤波质量评价指标。将此算法与Goldstein滤波、小波滤波、最优方向融合滤波和剪切波软阈值滤波进行比较, 结果表明所提算法能更有效地削弱干涉图噪声, 同时保留干涉图的细节信息, 避免了低相干地区弱滤波问题。     

InSAR干涉像对的方位向频谱滤波

干涉图的质量是影响InSAR数据处理结果的重要因素。根据干涉图中噪声的不同来源,重点分析了在重复轨道干涉测量模式下,主辅影像多普勒中心频率不一致的成因及其对干涉图的影响。利用SAR影像方位向频谱的特点,在影像上检测得到了多普勒中心频率。并推导了方位向频谱预滤波函数的具体形式。针对ERS数据的实验证明:文中的算法能有效消除主辅影像方位向频谱包络的差异,提高干涉像对的相干性,改善干涉图质量。     

基于小波域的InSAR干涉图噪声识别与估计

为识别InSAR干涉图噪声的类型,从而更有效地进行干涉图处理,提出一种基于小波变换的干涉图噪声类型识别方法。该方法结合小波变换和对数变换算法,从能量和分布特征两个角度,对经小波变换后的InSAR干涉图小波系数的特点进行分析。首先研究低频子带小波系数在对数变换前后的能量分布特点,以此识别干涉图的噪声类型,然后在此基础上利用高频子带系数估计噪声的大小。分析结果显示,干涉图中的噪声为加性噪声,且干涉图高频系数呈高斯正态分布,其噪声大小可用尺度1上的HH子带系数估计。这些结果对在小波域内进行InSAR干涉图噪声的分析与处理具有一定指导意义。     

联合EEMD-KECA算法的InSAR干涉相位时频滤波

根据干涉图信号和噪声时频分布差异的特点,提出一种改进的基于经验模态分解EEMD的InSAR干涉相位滤波方法。该方法首先利用可有效降低模态混叠的EEMD算法,对干涉图的实部及虚部分别进行2维经验模态分解,获得具有不同时间尺度的模态分量;然后根据信号和噪声分量的时间尺度分布特性的差异,采用适用于非线性信号分析的KECA算法对噪声识别、分离;最后利用去除噪声后的模态分量重构干涉图。为了证明本文方法的有效性,分别利用模拟数据及真实InSAR差分干涉相位进行滤波试验。对比本文EEMD-KECA滤波方法、Goldstein滤波、圆周期—中值滤波、EMD分解、EMD-PCA方法的滤波效果,采用相干斑指数、均方差指数、边缘保持指数进行定量评价。结果表明,与经典InSAR干涉图滤波方法相比,本文联合EEMD-KECA算法的滤波方法能有效滤除干涉图噪声,且在条纹边缘等细节信息的保持上也具有较大优势。     

一种改进的SAR干涉图综合滤波算法研究

SAR干涉图作为相位信息的载体,其质量直接影响对研究区域形变状况的进一步分析,采取有效的滤波算法能抑制干涉图相位噪声,提高干涉测量精度。在获得的干涉相位图中,由于矿区开采而造成的地表沉降会体现出近环状相位条纹的特征。针对这一特点,对传统的基于梯度的滤波算法做出了改进,并结合Goldstein频域滤波和改进的梯度自适应滤波,提出了一种适用于矿区沉降形成的SAR干涉相位模式滤波方法。选取河北峰峰煤矿的PALSAR干涉相位图作为实验数据,对该滤波方法做出了详细的性能评价和对比。结果表明,采用本文提出的综合滤波方法在显著降低实验区SAR干涉图相位噪声的同时,也很好地保持了相位分辨率,使由于矿区沉降而造成的形变相位环的边缘形态更加清晰。