[发明专利]一种幂律模型InSAR对流层延迟改正方法

说明书

本发明公开了一种幂律模型InSAR对流层延迟改正方法，在时间序列InSAR处理数据过程中，加入了对流层延迟改正方法。利用欧洲中期天气预报中心发布的全球气候的第五代大气再分析资料数据集，计算出研究区域内大气的干延迟和湿延迟，继而得到SAR影像的总天顶延迟；然后对ERA‑5计算得到的对流层延迟通过拟合方法估算出幂律参数α和参考高程hsubgt;c/subgt;；从使用的DEM中提取干涉图中每一个像元表面高程h；然后利用空间带通滤波方法估计出部分对流层延迟信号φsubgt;tropo/subgt;，再将参考高程hsubgt;c/subgt;与像元表面高程h作差，并采用稳健估计的方法估计相位与地形的相关系数Ksubgt;φ/subgt;；根据多重加权的方法将相关系数Ksubgt;φ/subgt;计算到每一个像元中；最终计算出每一幅干涉图的对流层延迟相位。

技术领域

本发明属于InSAR技术领域，具体涉及一种基于ERA-5再分析资料的幂律模型InSAR对流层延迟改正方法。

背景技术

InSAR技术是通过覆盖同一地区不同时刻重复轨道观测获取的两幅SAR影像数据相位值之间作差得到的干涉图，得到的相位差信息表示为地表形变情况。相比于传统水准测量方法，InSAR技术能够全天时、全天候、大范围、高精度地测量地表形变，已逐渐成为了监测城市基础设施健康的主要技术手段之一，在世界各地被广泛用于监测地表形变，成功识别监测了地下水开采引起的沉降漏斗、断层活动引起的不均匀性形变、以及基础设施建设造成的地表沉降等危害城市安全的形变信号。

无论是光学遥感还是雷达遥感，大气的影响在卫星对地监测系统中是不可避免的。雷达遥感监测中，在两次SAR成像时刻卫星发射的微波信号在穿过大气层时，受到的温度、湿度、气压、风速等影响，会产生不同程度的延迟相位，即大气效应，制约着InSAR在地表监测中的精度，是主要的误差来源之一。

对于中低纬度地区的城市形变监测来说，由于电离层效应较小，大气效应中的对流层效应作为InSAR观测的主要误差源之一。对流层效应可以分为垂直分层延迟和湍流混合延迟，垂直分层延迟是由两幅SAR影像获取时刻不同的垂直折射剖面引起，主要影响地形起伏较大的地区，其在空间上与地形呈现出较强的相关性；湍流混合延迟是由大气水汽的湍流过程引起，它导致大气折射率是在两次观测时，空间分布在水平和垂直方向上不一致。

目前，对于InSAR对流层延迟的改正方法中的基于光谱仪(MERIS、MODIS)大气改正模型、气象研究与预测模型(WRF)等模型都可以有效的改正湍流混合延迟。在地形起伏较大的地区，虽然已有传统线性模型、幂律模型可以改正垂直分层延迟，但都有其劣势所在。传统的线性模型改正方法是基于单幅干涉图，假设一个简单的相位与高程的关系，尺度因子为一个常数，因此无法估计空间变化的对流层延迟；幂律模型改正方法是利用探空气球数据估算出幂律参数后的一种改正垂直分层延迟的方法，但对于无探空气球数据的地区，幂律模型大气改正方法无法使用。

因此，提供一种基于ERA-5的幂律模型InSAR对流层延迟改正方法。

发明内容

为了解决缺少探空气球数据而无法使用幂律模型方法，本发明提供了一种基于ERA-5再分析资料的幂律模型InSAR对流层延迟改正方法；

为了达到上述技术目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于ERA-5再分析资料的幂律模型InSAR对流层延迟改正方法，通过以下步骤实现：

S1：收集N幅SAR单视复数影像的数据集，选取其中一幅作为主影像，其余的N-1幅影像作为辅影像；

S2：将N-1幅辅影像与主影像进行影像配准与重采样，预处理后，生成n幅干涉图；利用外部的DEM进行处理后，去除地形相位，最终生成差分干涉图；

S3：进行相干点的选取，筛选出高相干目标点；

S4：将所选的相干点目标进行相位解缠，得到每一个相干点解缠后的差分干涉相位；