[发明专利]基于总功率同散射机制的高效极化时序InSAR方法

说明书

本发明公开了一种基于总功率同散射机制的高效极化时序InSAR方法，包括首先获取研究监测区域多极化时序SAR影像，并进行SAR影像预处理；然后对干涉图进行基于总功率等散射机制的极化优化；最后通过总功率等散射机制优化后的干涉相位，根据选点准则获取高质量像元作为监测点，去除轨道误差、DEM残差、大气相位，对高质量像元监测点进行三维相位解缠，获得监测点形变量，完成研究区域的形变监测；本发明方法具有监测结果可靠、监测点密度高、计算效率高，可很好应用于大区域地表形变快速、准确和有效反演的特点。

技术领域

本发明涉及地表形变监测方法领域，具体涉及一种基于总功率同散射机制的高效极化时序InSAR方法。

背景技术

传统的水准测量、三角高程测量、GNSS技术等地表监测手段具有工作强度大、测量范围有限、监测成本高等缺点。随着合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，简称SAR)系统的快速发展，高空间、高时间分辨率，多波段、多极化、多角度等多模态航空航天SAR数据为对地观测提供了丰富的数据源，SAR影像分辨率的不断提高和其全天时、全天候的独特优势，已经广泛应用于城市地表、矿区、地震形变场、火山、滑坡以及地下煤火等相关的地表或基础设施位移监测领域。在多云雨雾地区和测图困难地区，SAR可以解决光学遥感无法解决的持续监测问题，使得高分辨率SAR影像在灾害监测和评估中发挥重要的作用，使得定期进行地表形变监测成为可能。但由于SAR特殊的成像机理以及地物复杂的散射特性，部分SAR影像地表形变反演精度不高，不能满足大量影像数据处理的需求，使得SAR数据的应用受到极大限制。

现有的SAR影像地表形变反演方法，大多基于单波段、单极化SAR影像的幅度数据。而极化SAR(Polarimetric SAR，简称PolSAR)影像所包含的信息量丰富，不同极化通道中的相干散射特性包含目标的散射机理，对于SAR影像地表形变精确监测有很大的优势。而现有极化时序InSAR技术方法存在地表形变监测效果和计算效率之间的矛盾。因此，本发明提出了一种基于总功率同散射机制的高效极化时序InSAR方法，在利用Puali基下各极化通道时序平均强度对不同极化干涉相位赋予不同权值后，进行相位加权相加，对干涉相位进行优化。在提高干涉相位质量的同时，极大地减小了运算时间、提升了计算效率，可很好地应用于大范围地表形变监测。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种基于总功率同散射机制的高效极化时序InSAR方法，其可以有效提升监测点密度、提高形变监测准确性，为反演地表形变提供的新的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种基于总功率同散射机制的高效极化时序InSAR方法，包括以下步骤：

S1：获取研究监测区域多极化时序SAR影像，并进行SAR影像预处理；

S2：对干涉图进行基于总功率等散射机制的极化优化，具体包括S21-S24步骤：

S21：根据极化散射矩阵构建Pauli基下的极化散射向量；

S22：计算不同极化差分干涉相位；

S23：计算多极化SAR时序平均强度数值；

S24：基于总功率等散射机制干涉图极化优化；

S3：通过总功率等散射机制优化后的干涉相位，根据选点准则获取高质量像元作为监测点，去除轨道误差、DEM残差、大气相位，对高质量像元监测点进行三维相位解缠，获得监测点形变量，完成研究区域的形变监测。

优选地，步骤S1中，

双极化卫星需获取VV、VH两个极化SAR数据；

全极化卫星需获取HH、VV以及交叉极化三个极化SAR数据；

多极化时序SAR影像获取及预处理步骤为：