培训讲义-中文05-与dinsar处理技术

InSAR与DInSAR处理技术技术支持邮箱：.cn技术支持热线：-5

徐恩惠遥感事业部.cnInSAR处理技术InSAR技术是利用雷达系统获取同一地区两幅SAR影像所提供的相位信息进行干涉处理，来获取地表的三维信息，可以建立目标地区的数字高程模型。InSAR技术的另外一个重要应用是获取地表的变形InSAR技术InSAR技术流程SLC数据对数据聚焦SARRAWData聚焦模块基线估算参考椭球轨道精炼&重去平相位编辑相干系数基于DEM/参考椭球高度生成干涉图&干涉去平多视强度数据

相位解缠相位转高程&地理编码自适应滤波&相干性计算数字高程模型参考DEMSAR单视复数数据/SARSingleLookComplexdata_slcSAR强度图/SARIntensityimage_pwr干涉图/Interferogram _int去平地效应之后的干涉图/Interferogramflattened_dint滤波后的干涉图/Interferogramfiltered _fint相干性图/Coherenceimage_cc解缠后的相位/UnwrappedPhase_upha数字高程模型/DigitalElevationModel(DEM)_dem形变结果制图/Displacementmap_disp视线方位角/LineofSightAzimuthangle _ALOS视线入射角/LineofSightIncidenceangle _ILOS相位转高程生成的分辨率文件/Resolutionfile_resulution相位转高程或相位转形变得到的精度文件/Precisionfile_precision数据后缀说明应用专题一：用COSMOSkyMed干涉数据对获取DEMCOSMOSkyMedSLC像对成像时间：2009年9月7日，2009年

9月8日极化方式：HH极化HIMAGEmode入射角：43.95°覆盖地区：横断山脉范围:4060x6130pixels(约为12x18km2)像元间隔:3x3m辅助数据：90米分辨率的SRTMDEM。数据情况选取一套适合于COSMOSkyMedHIMAGE3米数据的系统参数/SARscape/PreferencesLoadPreferences—>VHR（betterthan10m）系统参数设置如果计算机支持GPU，选择OpenclPlatformName的类型，如下图所示选择英伟达显卡设备。系统参数设置从像对轨道参数中得到基线估算结果/SARscape/Interferometry/InterferometricTools/BaselineEstimation基线估算NormalBaseline(m)=-180.532空间基线CriticalBaselinemin-max(m)=[-6400.098]-[6400.098]

临界基线RangeShift(pixels)=0.516AzimuthShift(pixels)=-0.164SlantRangeDistance(m)=903093.185斜距距离AbsoluteTimeBaseline(Days)=1时间基线DopplerCentroiddiff.(Hz)=719.488多普勒图心偏差Criticalmin-max(Hz)=[-3363.229]-[3363.229]多普勒图心偏差临界值2PIAmbiguityheight(m)=58.9162π模糊高程2PIAmbiguitydisplacement(m)=0.0162π模糊位移1PixelShiftAmbiguityheight(StereoRadargrammetry)(m)=6284.355一个像素差引起的高程差1PixelShiftAmbiguitydisplacement(AmplitudeTracking)(m)=1.666一个像素差引起的形变MasterIncidenceAngle=48.963主影像入射角AbsoluteIncidenceAngledifference=0.011入射角的绝对值差第一步：基线估算InSAR处理流程化工具/SARscape/Interferometry/InSARDEMWorkflowInSAR处理工作流处理步骤参数设置控制按钮InSAR处理工作流数据输入主影像：20090907_hh_slc从影像：20090908_hh_slc参考DEM文件：srtm4_dem设置制图分辨率为5m生成干涉图和使用参考DEM对干涉图去平InSAR处理工作流干涉图生成生成的干涉图和去平后的干涉图Interferogram_dintInterferogram_int对上一步生成的去平地效应之后的干涉图进行滤波处理，降低了相干噪声InSAR处理工作流干涉图滤波&相干性计算Interferogram_fintcoherence_cc滤波后的干涉图和相干系数图绝对相位p-p未解缠的相位p-pInSAR处理工作流相位解缠区域增长法、最小费用流算法、改进的最小费用流法设置一个不太大的相关性阈值（0.15和0.2之间）InSAR处理工作流相位解缠解缠后的相位Interferogram_upha用于轨道精炼InSAR处理工作流选择控制点当轨道参数不够精确，影响从干涉相位转变为地形高度使用GCP重新定义基线参数计算相位偏移(如获取绝对相位值)重新修改解缠图像的头文件中的轨道参数InSAR处理工作流轨道精炼&重去平InSAR处理工作流轨道精炼&重去平InSAR处理工作流相位转高程&地理编码InSAR处理工作流数据输出D-InSAR处理技术重复轨道InSAR测量DEM时实际上假设地表没有变化。实际上在发生地震、火山活动或者地壳运动的情况下，地表会有或大或小的形变。在InSAR技术的基础上，如果重复进行干涉成像或结合已有的精细DEM数据来消除干涉图中地形因素的影响，可以检测出地表的微小形变，这是D-InSAR的技术基础三种技术方法：双过差分、三过差分、四过差分。从可靠性上讲，双过差分干涉最可靠，而且目前全球大部分地区都有免费的SRTM3的DEM，可以满足很多应用需求。地表形变监测——DInSAR地形信息来自已有的高精度DEM假设两幅SAR图像获取的时间段中存在SAR观测斜距方向的形变δr，干涉位相φ1可表示为D-InSAR的方法：双过（2－pass）差分φ0是由DEM按照干涉基线和入射角模拟的位相差分干涉结果只与波长有关，与基线无关实际差分干涉处理时，干涉位相仍然经过去平，而模拟位相只需模拟地形位相即可。需要三幅SAR图像，其中两幅应该是在事件发生前，其中一幅作为公共主图像，其干涉结果得到本底DEM信息；公共主图像与事件后的图像进行干涉，再与得到DEM的干涉图进行差分，得到形变。其原理与二过差分干涉基本相同，但是处理流程有一些不同。D-InSAR的方法：三过差分干涉四过差分干涉的数据要求较高，时空基线对适合的情况比较少。4幅SAR图像中3幅是事件发生前的，1幅是事件发生后的，但是无法找到公共主图像，只能分二组，一组生产DEM，一组包含事件形变信息。差分干涉流程类似于二过差分干涉，不同的是DEM是由另一组干涉生成。D-InSAR的方法：四过差分干涉SLC1dataSLC2dataSLC3dataSLC4data干涉图干涉图差分干涉相干变化DInSAR技术流程SLC数据对数据聚焦SARRAWData聚焦模块基线估算参考椭球轨道精炼&重去平相位编辑相干系数基于DEM/参考椭球高度生成干涉图&干涉去平多视强度数据

相位解缠相位转形变&地理编码自适应滤波&相干性计算形变图参考DEM应用专题二：用哨兵1A干涉数据对测量台湾地震引起的地表形变信息

Sentinel1AIWslc像对极化方式：VV极化入射角：39.14成像时间2016年1月9日（震前），2016年2月24日（震后）成像范围：台湾南部地区地面分辨率：20米辅助数据：90米分辨率的SRTMDEM数据数据来源：数据情况选取一套适合于哨兵1ATOPSAR干涉处理的系统参数/SARscape/Preferences，LoadPreferences—>SENTINEL_TOPSAR系统参数设置/SARscape/ImportData/SARSpaceborne/SENTINEL1数据导入/SARscape/GeneralTools/DigitalElevationModelExtraction/SRTM-3Version4用两个时相的slc_list文件作为参考文件下载DEM参考DEM的下载研究区裁剪—确定研究区打开数据导入时生成的_list_pwr文件，ENVI主菜单File->New->VectorLayer，选择_pwr数据，绘制矢量区域，再在该矢量图层上右键->SaveAs，另存为矢量文件，命名为subarea.shp研究区裁剪——绘制研究区矢量subarea.shp/SARscape/GeneralTools/SampleSelections/SampleSelectionSARGeometryData研究区裁剪subarea.shp/SARscape/GeneralTools/SampleSelections/SampleSelectionSARGeometryData研究区裁剪研究区裁剪从像对轨道参数中得到基线估算结果/SARscape/Interferometry/InterferometricTools/BaselineEstimation基线估算NormalBaseline(m)=-64.213空间基线CriticalBaselinemin-max(m)=[-6474.081]-[6474.081]

临界基线RangeShift(pixels)=13.012AzimuthShift(pixels)=4.669SlantRangeDistance(m)=867321.952斜距距离AbsoluteTimeBaseline(Days)=36时间基线DopplerCentroiddiff.(Hz)=17.918多普勒图心偏差Criticalmin-max(Hz)=[-6474.081]-[6474.081]多普勒图心偏差临界值2PIAmbiguityheight(m)=242.6152π模糊高程2PIAmbiguitydisplacement(m)=0.0282π模糊位移1PixelShiftAmbiguityheight(StereoRadargrammetry)(m)=20379.668一个像素差引起的高程差1PixelShiftAmbiguitydisplacement(AmplitudeTracking)(m)=2.330一个像素差引起的形变MasterIncidenceAngle=39.723主影像入射角AbsoluteIncidenceAngledifference=0.004入射角的绝对值差第一步：基线估算20379.668

InSAR处理流程化工具/SARscape/Interferometry/DInSARDisplacementWorkflowDInSAR处理工作流处理步骤参数设置控制按钮DInSAR处理工作流数据输入主影像：20160109_VV_slc_list从影像：20160214_VV_slc_list参考DEM文件：srtm4_dem制图分辨率为15m生成干涉图和使用参考DEM对干涉图去平DInSAR处理工作流干涉图生成生成的干涉图和去平后的干涉图Interferogram_dintInterferogram_int对上一步生成的去平地效应之后的干涉图进行滤波处理，降低了相干噪声DInSAR处理工作流干涉图滤波&相干性计算Interferogram_fintcoherence_cc滤波后的干涉图和相干系数图区域增长法、最小费用流算法、改进的最小费用流法设置一个不太大的相关性阈值（0.15和0.2之间）DInSAR处理工作流相位解缠解缠后的相位Interferogram_upha用于轨道精炼DInSAR处理工作流选择控制点当轨道参数不够精确，影响从干涉相位转变为地形高度使用GCP重新定义基线参数计算相位偏移(如获取绝对相位值)重新修改解缠图像的头文件中的轨道参数DInSAR处理工作流轨道精炼&重去平打开默认路径下的控制点文件INTERF_out_reflat_refinement.shp，查看属性表中的AbsResDiff属性，记录误差大的点，回到控制点选择步骤，进行删除或修改。DInSAR处理工作流控制点优化DInSAR处理工作流轨道精炼&重去平DInSAR处理工作流相位转形变&地理编码DInSAR处理工作流数据输出应用专题三：用PALSAR干涉数据对测量玉树地震引起的地表形变信息

ALOSPALSARSLC像对FBSmode成像时间：1/15/2010（震前）和4/17/2010（震后）极化方式：HH极化入射角：38.75°覆盖地区：玉树震区范围:9340x26268pixels(约为70x173km2)像元间隔:7x7m数据情况选取一套适合于PALSARFBS数据的系统参数/SARscape/PreferencesLoadPreferences—>HR（between10mand30m）系统参数设置如果计算机支持GPU，选择OpenclPlatformName的类型，如下图所示选择英伟达显卡设备。系统参数设置数据处理时，若研究区为小范围，可适当裁剪影像，从而减少数据量，节约处理时间。SAR数据的裁剪工具：/SARscape/GeneralSelections/SlantData裁剪范围可通过不同方法定义：矢量范围文件.shp经纬度范围像元范围（行列号）研究区裁剪（可选）从像对轨道参数中得到基线估算结果/SARscape/Interferometry/InterferometricTools/BaselineEstimation基线估算NormalBaseline(m)=700.859空间基线CriticalBaselinemin-max(m)=[-12984.864]-[12984.864]

临界基线RangeShift(pixels)=19.278AzimuthShift(pixels)=25.352SlantRangeDistance(m)=867321.952斜距距离AbsoluteTimeBaseline(Days)=92时间基线DopplerCentroiddiff.(Hz)=-45.459多普勒图心偏差Criticalmin-max(Hz)=[-2152.855]-[2152.855]多普勒图心偏差临界值2PIAmbiguityheight(m)=91.0532π模糊高程2PIAmbiguitydisplacement(m)=0.1182π模糊位移1PixelShiftAmbiguityheight(StereoRadargrammetry)(m)=3613.677一个像素差引起的高程差1P