[發明專利]一種面向時間序列InSAR的不連續子網連接方法及裝置

在審

• 申請號: 201410410540.7
• 申請日: 2014-08-20
• 公開（公告）號: CN104239419A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 吳宏安;張永紅
• 申請（專利權）人: 中國測繪科學研究院
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

技術領域

本發明涉及InSAR(Synthetic?Aperture?Radar?Interferometry，合成孔徑雷達干涉測量)技術領域，尤其涉及一種面向時間序列InSAR的不連續子網連接方法及裝置。

背景技術

合成孔徑雷達(SAR，Synthetic?Aperture?Radar)是20世紀50年代發展起來的最重要的對地觀測技術。但是SAR技術只能獲取地表目標物的二維信息，缺乏獲取目標點高程信息和監測目標微小形變的能力。將干涉測量技術與SAR技術結合而形成的合成孔徑雷達干涉測量技術(InSAR，Synthetic?Aperture?Radar?Interferometry)提供了獲取地面三維信息的全新方法，它通過兩副天線同時觀測或通過一副天線兩次平行觀測，獲取地面同一景觀的復圖像對，根據地面各點在兩幅復圖像中的相位差，得出各點在兩次成像中微波的路程差，從而獲得地面目標的高程信息。基于InSAR技術的發展，合成孔徑雷達差分干涉測量(Differential?Synthetic?Aperture?Radar?Interferometry,DInSAR)技術是對兩幅以上的干涉圖或對一幅干涉圖加一幅地面數字高程模型(DEM,Digital?Elevation?Model)進行再處理的一種技術，它通過去除地形引起的干涉相位，獲得關于地表形變的信息，在火山監測、地震位移測量、地面沉降等領域具有極大的應用潛力。

基于重復軌道的DInSAR技術容易受空間失相干、時間失相干和大氣干擾等因素的影響，難以進行常態化的實際應用。引起空間失相干的原因包括大的垂直基線和大的形變梯度。時間失相干則是由于兩次成像時刻環境的不一致導致同一地面像元中散射體的散射特性發生改變而引起的。易變的大氣條件可能會導致在兩幅干涉影像上不一致的相位延遲，從而引起形變測量誤差。

為了克服傳統DInSAR技術的這些限制，自上世紀90年代末，一些新的InSAR處理技術被提出。這些技術的共同特點是：基于時間序列SAR影像進行處理，處理的對象不是整幅影像的全部像元，而是其中具有穩定散射特性從而能在較長時間間隔內保持高相干的像元子集，也就是高相干點。這些技術總體上可以概括為兩類：以永久散射體干涉(Permanent?Scatterer或者Persistent?Scatterer?Interferometry，或PS-InSAR)為代表的單一主影像時間序列InSAR技術和以小基線集技術(Small?baseline?subset?interferometry，或SBAS?InSAR)為代表的多主影像時間序列InSAR技術。為敘述方便，將這兩種技術統稱為時間序列InSAR技術。時間序列InSAR技術對上述三種制約因素均有良好的免疫力，目前已經取代傳統的DInSAR技術在火山、地震、滑坡、地面沉降等領域得到大量應用。由于城市地區擁有密集的天然點目標，如路燈、屋頂等，因此時間序列InSAR技術在城市地面沉降測量方面應用最為廣泛。

在時間序列InSAR技術中，當提取完所有點目標后，通常利用Delaunay三角網連接所有的點目標，通過相鄰點相位差分并建立線性相位模型求解形變參數。但受大氣相關距離限制以及模型相干系數閾值影響，Delaunay三角網常常不能完整地連接所有點目標。當點目標質量好且密度較大時，如城區，通過Delaunay建網能夠較好的連接各點目標，實現形變參數的解算；但是當點目標質量較差或相隔較遠時，如非城區，容易出現大量孤立的子網，這時就無法解算形變信息。

對于上述問題，目前研究人員提出了兩種解決方案，一種是點目標自由連接方法，將一定距離內的所有點兩兩連接，從而極大增加了三角網的邊數；一種是復雜網絡方法，它首先利用Delaunay三角網對所有點目標快速建網，提取城區密集點目標的形變參數，然后在大氣相關距離范圍內連接所有沒有被估計的點目標，建立復雜網絡，重新計算形變參數。上述兩種方法均能提高點目標之間的連接關系，但顯而易見的是，它們所帶來的計算量非常巨大，不適合大區域海量數據處理。如何快速且穩健地連接點目標子網，以實現大區域地表形變監測，這是本領域技術人員亟待解決的關鍵問題。

發明內容

本發明實施例提供一種面向時間序列InSAR的不連續子網連接方法及裝置，以解決不連續的Delaunay三角網穩健連接問題，從而更好的實現大區域地表形變監測。

一方面，本發明實施例提供了一種面向時間序列InSAR的不連續子網連接方法，所述面向時間序列InSAR的不連續子網連接方法包括：