[發明專利]基于溫度基線的合成孔徑雷達干涉對優化選取方法

在審

• 申請號: 201710237362.6
• 申請日: 2017-04-12
• 公開（公告）號: CN106932777A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 于冰;蘇勇;劉福臻;王繼燕;肖東升;楊瑩輝;賈宏亮;馬德英
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 四川君士達律師事務所51216
• 代理人: 芶忠義

技術領域

本發明涉及一種基于溫度基線的合成孔徑雷達干涉對優化選取方法。

背景技術

地表形變是在自然因素(如地殼構造運動、土層自然壓縮、冰川漂移和冰流、地震和火山活動等)和人類活動及其衍生物(前者如地下資源開采、大型工程施工等，后者如高層建筑物、大型水壩等的靜荷載及大型交通工具的動荷載)的作用下，地殼或者地殼表層土體發生位移，進而導致區域地表發生形變的一種環境地質現象。地表形變是一種發生和影響范圍較廣的地質災害現象，當其發生于城鎮及其近郊區域時，往往會對社會經濟的可持續發展及人類生活造成持續性的不利影響。因此，需采取有效措施對地表形變進行監測，并依此制定地表形變的防控措施。然而，由于地表形變發生和影響范圍十分廣泛，因此在對其進行監測時需采取具有廣域覆蓋能力的技術手段。

時序差分合成孔徑雷達干涉(Time Series Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar,TS-DInSAR)方法使用覆蓋同一地區的多幅SAR影像進行時序差分干涉處理，并進行形變建模和解算，分離大氣和軌道誤差，最終獲取相應的地表形變速率和形變時間序列。在TS-DInSAR方法中，兩種典型的思路是永久散射體(Persistent Scatterer,PS)時序差分雷達干涉(PS-DInSAR或PSI)方法和短基線子集(Small Baseline Subset,SBAS)時序差分雷達干涉(SBAS-DInSAR)方法。自這兩種方法被提出以來，關于TS-DInSAR的研究和應用逐漸成為雷達干涉領域的熱點，并出現了多種擴展的TS-DInSAR方法。

對于TS-DInSAR而言，一個重要的影響因素是差分干涉圖的相干性。TS-DInSAR數據處理過程中一個非常重要的步驟是選取具有高相干性的干涉對(即形成差分干涉圖的SAR影像對，由主、從兩幅SAR影像構成)，并排除相干性較低的干涉對。這一處理的主要目的有兩點：(1)提高差分干涉圖集的整體相干性，也即提高形變建模和解算所需觀測值(差分干涉相位序列)的信噪比，避免失相干對解算結果的影響，提高形變解算精度；(2)排除受失相干影響較為顯著的干涉對，提高可用于地表形變建模和解算的相干目標(Coherent Target,CT)數量，有利于保證形變解算結果的精度和可靠性，并對監測區域形成更為全面的覆蓋。

根據現有研究，影響差分干涉圖相干性的因素主要有時間變化引起的時間失相干和SAR重復觀測同一地區時所處的空間位置差異。時間變化是指形成干涉對的兩幅SAR影像的獲取時間差，被稱為時間基線。一般地，時間基線越長則時間失相干越嚴重，這是因為時間間隔越長地物的變化越大，對SAR信號影像越嚴重。SAR空間位置差異是指第一次觀測和第二次觀測SAR成像時所處位置之間的空間距離，被稱為空間基線。對于空間基線，影響干涉對相干性的是其垂直于SAR觀測方向的分量，即垂直基線，垂直基線越長則空間失相干越嚴重。這是由于垂直基線越長，SAR電磁波與觀測目標交互作用差異越大。

為削弱失相干的影響，目前常采用的方法為：(1)限制時間基線和垂直基線的大小，降低時間失相干和空間失相干的影響；(2)先對所有SAR影像進行全組合干涉處理，計算所有干涉對的相干性并生成相干圖，目視解譯判斷每個干涉對的相干性，或者通過對相干圖進行統計分析篩選相干性較高的干涉對。

在限制或降低失相干對TS-DInSAR的影響方面，其中一種常用的方法是限制時間基線和垂直基線的大小，即從所有干涉對中選取時間基線和垂直基線較短的干涉對參與后續的地表形變建模和解算。時間基線較短時，形成干涉對的兩幅SAR影像獲取的時間間隔較小，地面觀測目標變化較小，則兩次觀測所獲取的雷達回波相位信號變化不大，具有較高的相干性。垂直基線較小時，形成干涉對的兩幅SAR影像在成像時SAR傳感器的姿態較為一致，電磁波與觀測目標的交互作用相同，則回波相位信號差別不大，具有較高的相干性。