[發明專利]一種改進的合成孔徑雷達差分干涉測量大氣校正方法

在審

• 申請號: 202211703362.8
• 申請日: 2022-12-28
• 公開（公告）號: CN115902896A
• 公開（公告）日: 2023-04-04
• 發明（設計）人: 祝杰;師宏波;李瑜;韓宇飛
• 申請（專利權）人: 中國地震臺網中心
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 北京保識知識產權代理事務所(普通合伙) 11874
• 代理人: 劉元

本發明公開了一種改進的合成孔徑雷達差分干涉測量大氣校正方法，包括以下步驟：獲取兩景同軌道的合成孔徑雷達SAR影像，下載完全覆蓋SAR影像的DEM數據和近紅外可降水汽產品；對SAR影像多視處理，根據研究區位置，對SAR影像進行裁剪，獲取覆蓋研究區的兩景SAR影像子集，根據研究區位置對近紅外可降水汽產品裁剪，獲取兩景水汽數據；對覆蓋研究區的兩景SAR影像子集進行差分干涉處理，獲取差分干涉相位φsubgt;diff/subgt;；依據獲取的兩景水汽數據，利用大氣延遲相位校正模型，精確計算大氣延遲相位φsubgt;atm/subgt;；精確求取地表真實的沿雷達視線方向形變φsubgt;disp/subgt;。本發明方法具有操作簡單、可行性強、數據量需求少、成本需求低、監測成果精度高等優勢。

技術領域

本發明涉及空間對地觀測、大地測量、工程測量、地球物理、地質災害監測及早期識別中獲取地表沉降信息等領域，特別是地震同震形變監測、斷層區塊隨時間滑移與閉鎖程度分布情況調查、城市地面沉降監測、地下開采引起的礦區地表沉降監測、火山噴發移動監測、冰山、冰川移動監測等技術領域，特別涉及一種改進的合成孔徑雷達差分干涉測量大氣校正方法。

背景技術

在過去的幾十年里，合成孔徑雷達干涉測量技術被成功地應用于地形測繪、地面沉降監測、地震同震形變監測等領域。然而，在利用合成孔徑雷達SAR干涉測量獲取地表形變信息中，大氣延遲相位誤差嚴重制約著InSAR技術的高精度應用發展。為了減弱大氣效應對InSAR測量精度的影響，國內外學者主要提出了以下四種去除干涉圖中大氣相位延遲的方法：

方法1：逐對分析法(pair-wise?logic)。Massonnet于1994年研究Landers震后形變時，首次提出逐對分析法。通過對比不同時間間隔的干涉結果，逐對分析法能使大氣信號被定性地識別，并將其從地球物理信號中分離出來。逐對分析法是分析InSAR大氣效應的基本方法。一般只能作為定性判別大氣效應是否存在的手段，不能定量地計算大氣相位延遲值；

方法2：干涉圖疊加法(Interferogram?stacking)與接力干涉圖疊加法(Relay-interfregram?stacking)。干涉圖疊加法通過對同一研究區由不同SAR影像生成的N幅獨立干涉相位圖進行疊加平均，以達到降低大氣效應的目的。干涉圖疊加法是早期研究大氣校正的方法之一，它需要假設形變速率是常數，所以無法適用于非線性形變率的區域，且干涉圖疊加法對突發天氣(如大規模降雨、雷電)狀況極其敏感、會產生嚴重誤差；

方法3：永久散射體法(permanent?scatterers?InSAR,PS?InSAR)。永久散射體法是利用離散且在時間上穩定的自然反射器的相位值來估計地球物理信號。根據差分干涉相位中的殘余地形相位、軌道誤差相位、去相關相位大氣延遲相位及噪聲相位等組分在各自時間域和空間域的不同特性(大氣延遲相位在時間基線大于1天的干涉圖中不相關，但在時間基線大于1天的干涉圖之間則呈現出較高的空間相關性)，對每一個高相干性點的總相位進行分析，逐步剝離去除總相位中的各個誤差相位，以此來提高所求的地表形變相位、大氣延遲相位等未知量的準確性，以便去除這些保持高散射特性點在干涉圖中的大氣效應。永久散射體法需要巨大的SAR影像數據集(一般超過30景)，SAR數據價格昂貴，高昂的成本代價不利于SAR技術實際應用，且PS?InSAR技術對研究區要求就高，研究區必須有數量足夠多的可靠PS點；