[发明专利]一种从两平行轨道SAR数据中获取地表三维移动量的方法

权利要求书

1.一种从两平行轨道SAR数据中获取地表三维移动量的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：数据收集与选择：分别收集来自两相邻平行轨道、地表移动发生前后各一景单视复数合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)数据，SAR数据的选取依据体现为：每一轨道的两景SAR影像距地表移动发生时间较短，且两者的空间垂直基线也较短，以保证SAR数据干涉的高相干性，另外，收集与SAR影像具有相同覆盖区域的数字高程模型(Digital Elevation Model，DEM)数据，用于后续差分干涉处理；

步骤2：数据预处理：依据两个轨道SAR影像重叠区域，对两个SAR像对进行剪切，分别得到覆盖重叠区域的两个SAR像对数据，同时，按重叠区域范围对DEM数据进行剪裁；

步骤3：差分干涉测量处理：对步骤2获取的覆盖重叠区域的两个SAR影像对进行差分干涉测量处理，分别获取各SAR影像对沿各自雷达视线方向(Line of sight，LOS)上地表点移动量d¹_LOS和d²_LOS，其中，d¹_LOS、d²_LOS，以此作为求取重叠区域地表点三维移动量的已知量，为步骤5提供数据支撑；

步骤4：多孔径干涉测量处理或偏移跟踪测量处理：分别对步骤2获取的两个裁剪后的SAR差分像对，用多孔径干涉测量(Multi-aperture InSAR，MAI)或偏移跟踪测量(Offset-Tracking Measurement)方法获取到地表点沿各自方位向上地表点的移动量d¹_AZ和d²_AZ，为提高方位向测量精度，取其平均值作为方位向移动量，得到较高精度的地表点在方位向上移动量，为步骤5提供数据支撑；

步骤5：求取地表点三维移动量：根据两个平行轨道SAR数据参数文件中所提供的雷达信号入射角θ₁、θ₂以及卫星轨道方位角α，求取入射角之差Δθ，Δθ＝θ₂-θ₁，再将步骤3获得的d¹_LOS、d²_LOS及步骤4获得的d¹_AZ、d²_AZ一起带入到获取地表点三维移动量的数学模型，分别求取到重叠区域地表点沿垂直方向d_U、沿东方向d_E、沿北方向d_N上的移动量，进而求取地表点水平移动量和地表点移动总量；

所述步骤2具体实现过程为：

(21)对步骤1挑选出的两相邻平行轨道SAR影像对，在合成孔径雷达干涉处理软件中进行多视处理，分别生成两个轨道主影像的多视强度图；

(22)从两个轨道主影像的多视强度图中，找出两个SAR影像对的重叠区域，记录重叠区域主影像多视强度图中的行列号数，并根据主影像多视强度图的方位向视数、距离向视数以及宽高比，计算出重叠区域在两个SLC(即单视复数)主影像中对应的行列号数；

(23)根据所述重叠区域两个SLC主影像中的行列号数，分别对两个SAR影像对的主影像进行裁剪，可获得覆盖重叠区域的两个SAR影像对的主影像；

(24)依据裁剪后的主影像，分别对影像对中另一景辅影像进行裁剪，得到覆盖重叠区域的两个影像对的SLC数据；

所述步骤5中的数学模型为一种从两个相邻平行轨道SAR影像对中，获取地表点三维移动量的精确算法，具体如下：

根据已得到的两个SAR干涉对沿各自雷达视线方向上地表点的移动d¹_LOS和d²_LOS，并结合两个轨道雷达信号入射角θ₁和θ₂，利用下式可精确求取地表点的垂直方向移动量：

式(1)为获取地表点垂直方向移动向量的数学模型，d_U表示地表点的垂直方向移动量；雷达信号入射角θ₁和θ₂一般采用SAR影像相应参数文件中提供的参数值，或利用SAR卫星与SAR影像中心点在地心惯性坐标系GEI所构成的几何关系求取；

根据已得到的两个SAR干涉对沿各自雷达视线方向上地表点的移动量d¹_LOS和d²_LOS以及两个SAR干涉对沿各自方位向上地表点的移动量d¹_AZ和d²_AZ，并结合两个轨道雷达信号入射角θ₁和θ₂和卫星轨道方位角α，利用下面两式可精确求取地表点沿东方向d_E和沿北方向d_N的移动量：

式(2)、式(3)为获取地表点沿东方向和沿北方向移动向量的数学模型，d_E、d_N分别表示地表点沿东方向和沿北方向移动量，雷达信号入射角θ₁、θ₂和卫星轨道方位角α，一般可参考SAR影像相应参数文件中提供的参数值，

根据已得到的地表点沿东方向和沿北方向移动量，利用以下两式，可精确求取地表点水平移动量和地表点移动总量的绝对值：

式(4)、式(5)为获取地表点水平方向移动量和地表点移动总量的数学模型，d_H、d_F分别表示地表点水平方向移动量和地表点移动总量的绝对值。