永久散射体雷达干涉技术.ppt

永久散射体雷达干涉技术目录•SAR的发展历程•InSAR与DInSAR简介•PSI理论基础学习方法•是什么？•——具体的定义•为啥有？•——解决的问题•怎么用？•——如何来解决发展历程•地面雷达（Radio Detection and Ranging，Radar）•真实孔径雷达（Real Aperture Radar，RAR）•合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）1951,Carl Wiley•合成孔径雷达干涉（Interferometric SAR，InSAR）1971,Graham•差分合成孔径雷达干涉（Differential InSAR，DInSAR）1989,Gabriel•基于永久散射体的合成孔径雷达干涉•（Persistent Scatter InSAR，PSI）2000,FerrettiInSAR简介•是什么？•InSAR是利用不同空间位置获取同一目标的至少两幅SAR影像，开展干涉测量数据处理，通过同一目标两次回波信号的相位差获取该目标的高程或形变信息•为啥有？•1.早期SAR影像只利用灰度信息，忽视相位信息；•2.受杨氏双缝干涉实验启发。

•怎么用？基本原理•回波信号相位可表示为：•如果雷达两次观测期间地面散射特性未发生变化，则两次回波信号的随机散射相位相等，回波的相位之差为：•相位干涉依据配对影像对应像素值的共轭相乘实现：•提取相位：•二次差分干涉（DInSAR）：两轨法、三轨法、四轨法DInSAR提取地表形变流程图PSI理论基础•是什么？•基于永久散射体的合成孔径雷达干涉测量是将数据处理的焦点集中于具有高相干性像元组成的离散点集上，在生成差分干涉相位后仅对高相干性的目标进行相位建模和形变解算•为啥有？•DInSAR技术受时空失相干和大气延迟两大因素的严重制约•主要用于检测长期、缓变的地表形变•怎么用？PSI处理的主要流程SAR影像配准•是什么？•SAR影像配准是计算两幅影像同名像点的坐标映射关系，将从影像按映射关系采样为与主影像相同的像素格网，使配准后两幅影像的同名像点对应于地面同一分辨单元•为啥有？•单天线重复轨道工作模式下，由于轨道偏移使两幅影像不完全重合；•如果配准不准确，将导致较大的干涉相位误差，甚至完全失相关•怎么用？同名点的选取—卫星轨道参数法•假设实际点P，主影像点Pm，从影像点Ps•1.将主影像头文件中P点的大地坐标（β，L）转换为空间直角坐标（Xp,Yp,Zp)•2.根据SAR构像方程：•计算P在从影像中的像素坐标Ps（rs，cs），Ps和Pm就是一对同名点。

•粗配准：从两幅SAR影像中识别出少量同名点，基于其像素坐标偏移量，通过简单平移，使主从影像同名点基本对应于同一分辨单元•精配准：精确搜索同名点的准确位置，通过对从影像进行坐标变换和像元值插值重采样，实现同名像点精确对应于地面同一分辨单元•相干系数法、最大频谱法、相位差影像平均波动函数法辐射定标•是什么？•将所有SAR图像归化于一个特定的标定尺度的方法•为啥有？•由于不同时相SAR影像像元对应的星地间距离、雷达入射角、天线方向等空间参数差异，使地面同一单元在多时相SAR影像中灰度值基准不一致，辐射定标使时序SAR影像对应像元之间的振幅具有较好的可比性•有助于更可靠地从振幅统计信息中提取PS点•怎么用？•1.校正因子法•2.相对辐射校正法PS探测方法（相干性高且稳定的点）•1.相关系数阈值法（ ）•2.相位离差阈值法（ ）•3.振幅离差指数阈值法•4.相关系数和振幅离差双重阈值法•5.振幅信息双阈值法•6.基于相位稳定性选取法振幅信息双阈值法•1.振幅阈值法探测PSC（强反射性）•计算所有像素的时序振幅值，获得振幅阈值：•分析各像素在辐射定标且配准后的SAR影像上的振幅时间序列值Ak，如果 确定为PSC•2.振幅离差阈值法探测PS（稳定性）•设定某个阈值Td，与各像素对应的相位离差Dg对比，将小于Td的点选出来作为PS。

PS相位差分模型•M幅初始干涉图中，初始干涉相位：•差分干涉处理后，差分干涉相位：•残留相位：建立PS网络•是什么？•对每个满足距离条件（水平距离1km以内）的PS目标建立相位差分联系——观测基线，基线与PS点构成PS网络•为啥有？•1.一定程度上减弱大气延迟相位的影响•2.与相关参数差分建模以提取各分量信号•怎么用？•FCN网与TIN网PS差分相位建模•相邻PS连接基线的差分干涉相位差：•在 条件下，采用目标函数γ优化模型，•找到一组使γ取得最大值的模型匹配参数（Δv，Δε）PS网络最小二乘法平差•1.观测值函数模型•相邻PS点PSi与PSj的差分关系：•2.形变参数估计•观测方程：•构建矩阵形式：•利用最小二乘估计法求得：大气与非线性形变时间序列分离•方法：基于滤波技术的信号分离•大气与非线性形变的时空特性•空间上，大气与非线性形变相位是低频，失相关噪声相位是高频；•时间上，非线性形变相位是低频，大气相位是高频•基于以上，可以通过高通、低通等滤波估计相关相位方法方法DInSARDInSARPSInSARPSInSAR处理对象面向面（整个区域）面向点（PS点）时空基线影响受时间基线与空间基线的很大限制不需考虑时间基线与空间基线的影响DEM影响DEM精度对结果影响很大可以接受精度不高的DEM作为参考平滑处理为了降低噪声经常采用空间平滑处理一般不作平滑处理检测对象长期、缓慢的地表活动突然、形变量大的地表活动对原始量数据要求2~4幅影像即可20~30幅SAR影像PSI技术与传统差分干涉（DInSAR）的比较PSInSAR存在的主要问题•1.自然地表PS密度低•角反射器成本高，不适合大规模推广•2.大气相位估计精度低•大气相位受水汽、温度、地形等复杂因素影响，并与基线误差相位、DEM误差相位耦合，目前没有哪一种方法具有很高的普适性。

•3.形变检测性能分析理论尚不成熟The￿￿￿￿￿￿end。