[發明專利]基于優化解空間搜索法的PS?DInSAR地表形變測量參數估計方法

有效

• 申請號: 201410313140.4
• 申請日: 2014-07-02
• 公開（公告）號: CN104091064B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 徐華平;王碧君
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;G01S13/90
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所11121
• 代理人: 趙文穎

1.一種基于優化解空間搜索法的PS-DInSAR地表形變測量參數估計方法，包括以下幾個步驟：

步驟一：輸入包含地表形變信息的長時間SAR圖像序列，并對SAR圖像進行預處理，包括配準、干涉、去除參考面相位、去除地形相位，獲得差分干涉相位圖像序列，得到K幅差分干涉相位圖像；

步驟二：對差分干涉相位圖像序列，提取永久散射體點，即PS點，設PS點的數量為N，第n個PS點記為x_n，第k幅差分干涉相位圖像中第n個PS點的差分干涉相位記為其中n是小于或等于N的正整數，k是小于或等于K的正整數，據提取PS點的坐標構建Delaunay三角網絡；

步驟三：從空間尺度上，對第k幅差分干涉相位圖像，計算Delaunay三角網絡第p條邊PS點的二次差分相位：

ΔΦkPS(xrp,xsp)=ΦkPS(xrp)-ΦkPS(xsp)---(1)]]>

其中，p為小于或等于Delaunay三角網絡總邊數的正整數，r_p、s_p均是小于或等于N的正整數；

步驟四：建立目標函數：

γp[▿ΔQ(xrp,xsp),Δv(xrp,xsp)]=|1KΣk=1Kexp{j[ΔΦkPS(xrp,xsp)-Bk⊥·▿ΔQ(xrp,xsp)-Cv·Tk·Δv(xrp,xsp)]}|---(2)]]>

式中，

▿ΔQ(xrp,xsp)=ΔQ(xrp)-ΔQ(xsp)---(3)]]>

ΔQ(xrp)=Cq(xrp)·Δq(xrp),ΔQ(xsp)=Cq(xsp)·Δq(xsp)---(4)]]>

Cq(xrp)=4πλRrpsinαrp,Cq(xsp)=4πλRspsinαsp---(5)]]>

Δv(xrp,xsp)=v(xrp)-v(xsp)---(6)]]>

Cv=4πλ---(7)]]>

其中，j是虛數單位；為第k幅差分干涉相位圖像的垂直空間基線；和分別為PS點和的高程誤差值；T_k為第k幅輔圖像與主圖像的成像時間間隔；和分別為PS點和沿雷達視線方向的線性形變速率值；和分別為PS點和與獲取主圖像的雷達對應的斜距；和分別為PS點和與獲取主圖像的雷達對應的當地入射角；λ為雷達波長；γ_p為相位相干系數；

相鄰PS點的二次差分相位由高程誤差項、線性形變項和非線性因素等構成，即：

ΔΦkPS(xrp,xsp)=Bk⊥·▿ΔQ(xrp,xsp)+Cv·Tk·Δv(xrp,xsp)+ΔΦkPS,res(xrp,xsp)---(8)]]>

式中，和為高程誤差和線性形變對二次差分相位的貢獻項；為非線性形變、大氣延遲、失相關噪聲等非線性因素對二次差分相位的貢獻項；非線性形變、大氣延遲和失相關噪聲的不確定性使得無法直接測量，相位纏繞使得式(8)無法使用線性最小二乘法直接求解；

因為建立目標函數：

γp[▿ΔQ(xrp,xsp),Δv(xrp,xsp)]=|1KΣk=1Kexp{jΔkPS,res(xrp,xsp)}|---(9)]]>

通過求解最優化問題：

{▿ΔQ~(xrp,xsp),Δv~(xrp,xsp)}=argmaxγp[▿ΔQ(xrp,xsp),Δv(xrp,xsp)]---(10)]]>

獲得和根據式(8)可知，式(9)與式(2)是等價的；

步驟五：對目標函數γ_p在二維空間中以搜索步長進行搜索，使得γ_p＞T_γ且最小，記作和其中T_γ是給定的閾值；

步驟六：以和作為迭代初值，使用Levenberg-Marquardt算法對目標函數γ_p進行局部優化，獲得使γ_p取得極大值的和

步驟七：根據和解算地表形變量和高程誤差。