[发明专利]大范围高精度的InSAR形变监测数据处理方法

说明书

本发明提供了一种大范围高精度的InSAR形变监测数据处理方法，包括：对多幅SAR影像进行辐射定标，通过选取不同程度的相干系数阈值和振幅离差阈值，选出不同质量等级的PS点；将所选PS点的像素位置和坐标信息归入不同的规则格网内，相邻格网间设置第一预设范围的重叠区域；每个格网内的解算高等级PS点构成该格网内PS点的候选参考点集，通过某一候选点与其余候选点构网解算求解判断残差大小的形式，选出该格网内的最优参考点。本发明能够有效解决海量数据下PS‑InSAR用于大范围形变监测中的误差传递导致解算结果精度较低的问题，以及数据处理和存储过程中对计算机内存需求过大易导致的内存溢出解算失败问题。

技术领域

本发明涉及基于遥感影像的大地测量领域，特别涉及一种大范围高精度的InSAR形变监测数据处理方法。

背景技术

合成孔径干涉雷达测量(InSAR-Interferometric Synthetic Aperture radar)具有高精度、大范围、全天时全天候的优点，在地表形变监测中得到极大的应用和发展。基于其发展出来的永久散射体技术(PS-InSAR)，已经被成功应用于各类形变监测中，包括滑坡、城市沉降、基础设施沉降、矿区沉陷等，并且得到了精度达到毫米级的形变监测结果。得益于近些年各类SAR卫星的发射尤其是TerraSAR-X、COSMO-SkyMed、Sentinel等，我们可获取使用的影像数据变得越来越丰富，空间分辨率也越来越高，这极大地提高了PSInSAR技术监测地表形变的能力。

然而，面对海量SAR数据以及大范围精细形变监测的需求，PSInSAR技术面临着新的挑战。PS-InSAR技术用于大范围区域形变监测目前主要有以下缺陷：1)大范围形变监测过程中的误差传递。PSInSAR通过筛选符合要求的PS点，通过一定的方式在相邻点间构建弧段组成一定三角网，通过积分解算。在解算范围较小的情况下(小于5km*5km)，能够保证形变结果的可靠性。但是，面对大范围的形变监测(上百公里)，三角网积分解算在缺少丰富地面控制点的情况下，会出现误差的传递，最终影响形变解算结果的精度和可靠性。

2)大范围海量SAR数据解算对电脑硬件提出的过大需求。随着SAR影像时间空间分辨率的不断提高，对地物的辨析能力越来越强，因此，大范围精细监测意味着PS点和弧段成倍的增长。这就导致PS-InSAR解算过程中，积分运算需要占据异常巨大的计算机内存，同时，结算过程十分耗时，甚至以天计算。例如，通过对834056个PS点进行构网解算，会构建2501630个弧段，积分解算时，单设计矩阵就需要消耗内存15545.6G，这在较高配置的计算机上也难以满足。即使有计算机能够满足数据运算和存储的要求，解算过程需要的时间也难以想象。这些都与现如今简单高效的应用需求相违背。

3)针对PS-InSAR应用于大范围形变监测的问题，有人尝试通过分块解算的方法来求解。但是，简单的分块解算缺少整体的误差约束，导致解算误差、大气延迟等误差在分块间的传递，出现部分分块出现整体性的偏差，即所谓的分块现象，使得解算结果缺乏连续性，影响最终结果的精度。

根据以上对现有的PS-InSAR大范围形变监测方法的分析，可以看出现有方法受到算法和计算机硬件的局限，在现有条件和需求下难以实施，同时受误差传递的影响，PS-InSAR干涉测量技术无法达到其应有的理论精度，从而影响了该技术的应用和推广。

发明内容

本发明提供了一种大范围高精度的InSAR形变监测数据处理方法，其目的是为了解决海量数据下PS-InSAR用于大范围形变监测中的误差传递导致解算结果精度较低的问题，以及数据处理和存储过程中对计算机内存需求过大易导致的内存溢出解算失败的问题。

为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种大范围高精度的InSAR形变监测数据处理方法，包括：

步骤1，对多幅SAR影像进行辐射定标，通过选取不同程度的相干系数阈值和振幅离差阈值，选出不同质量等级的PS点；