InSAR平地相位去除算法及其对DEM精度影响研究

准确有效去除干涉纹图中的平地相位是精确莺建DEM的关键.探讨了两类常见的去平地相位方法(基于地理定位和基于干涉频谱),分析了其所引起的误差影响.通过Envis砒和JERS-1两种数据的验证结果表明:在可获取精密轨道数据的情况下,基于地理定位的去平地方法能够有效去除干涉纹图中所包含的平地相位,并很好地控制最终所得的DEM误差,其效果优于基于干涉频谱的去平方法;基于干涉频谱的去平方法在干涉频谱平均空间频率为0时,所引起的DEM误差相对较小;在精密轨道数据缺乏的情况下,两种方法均不能满足重建DEM精度要求.     

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。     

轨道误差对InSAR相位影响的BP神经网络去除法

针对用二次多项式法去除轨道误差对InSAR相位影响时,须对干涉相位其他项分布性质作假设,且自身存在一定的模型缺陷的问题,该文提出用BP神经网络去除轨道误差对InSAR相位影响的方法。研究表明:BP神经网络法在使用时无须对干涉相位其他项分布性质作假设,模型更优。模拟实验中,轨道误差相位拟合残差更小;真实数据实验中,纠正后非形变区相位集中在零值附近,且波动趋势更为平稳。该方法一定程度上降低了传统二次多项式法的应用局限性。     

多基线InSAR干涉图的直接法仿真

为了研究多基线InSAR技术,充分利用长、短基线互补的优势来提高获取DEM的精度及可靠性,设计了一种多基线InSAR干涉图的直接法仿真方案.该方案采用正侧视成像模型,由F Leberl方程建立地面点坐标与像点坐标之间的关系,并针对机载多天线InSAR系统构成的多基线模式,直接由DEM中记录的地面点3维坐标计算像点坐标和干涉相位,再对干涉相位进行重采样以得到像点规则排列的干涉图.采用多套DEM进行了多基线InSAR干涉图的仿真实验,得到了较满意的结果,验证了所设计仿真方案的正确性和有效性.     

轨道误差对InSAR 数据处理的影响

轨道参数是InSAR 数据处理中一个重要的参数,对从最初的图像配准到最后的高程值或形变值图像生成都有着重要的影响.含有误差的轨道参数造成基线误差以残差条纹的形式存在于干涉图中.完全去除残差条纹要求轨道绝对精度低于1mm,目前的定轨精度远不能满足要求.这里推导了轨道误差和残差干涉条纹的关系,分析了轨道误差对高程值和形变值影响的特点,提出采用二次多项式拟合的方法去除残差干涉条纹,并以巴姆地区的 ENVISAT 数据证明了提出方法的有效性.     

多基线InSAR干涉图的直接法仿真

为了研究多基线InSAR技术,充分利用长、短基线互补的优势来提高获取DEM的精度及可靠性,设计了一种多基线InSAR干涉图的直接法仿真方案。该方案采用正侧视成像模型,由F Leberl方程建立地面点坐标与像点坐标之间的关系,并针对机载多天线InSAR系统构成的多基线模式,直接由DEM中记录的地面点3维坐标计算像点坐标和干涉相位,再对干涉相位进行重采样以得到像点规则排列的干涉图。采用多套DEM进行了多基线InSAR干涉图的仿真实验,得到了较满意的结果,验证了所设计仿真方案的正确性和有效性。     

雷达干涉测量中基线估计常用方法分析

基线是合成孔径雷达干涉测量中的一个重要参数,其长度与倾角的微小变化都会引起地形高度的误差,因此,基线估计是InSAR数据处理中至关重要的环节。针对当前InSAR基线估计中存在的诸多问题,本文先推导了基线与InSAR定位误差的关系,进而分析了研究基线估计的必要性,总结了当前基线估计的常用方法,指出了各类方法的优缺点及适用性,最后,基于基线估计的技术难点,探讨了其相关研究热点与发展趋势。     

InSAR系列讲座5:InSAR系统中的误差传播

作为InSAR系列讲座的第五篇，本文介绍InSAR高程与形变测量中的误差来源，对主要误差源（干涉相位、基线参数和地形数据）推导出误差传播模型。此外，还将讨论地形数据误差对干涉形变测量的影响。