[发明专利]一种顾及地形起伏的InSAR残余运动误差估计方法及装置

说明书

本发明公开了一种顾及地形起伏的InSAR残余运动误差估计方法及装置，其中方法包括：获取多景SAR影像并进行预处理，计算包含InSAR残余运动误差的地形相位；利用外部DEM数据计算模拟地形相位；将包含InSAR残余运动误差的地形相位与模拟地形相位求差，并对差值进行相位解缠处理，再将解缠差分干涉相位作为观测值；构建有关于InSAR干涉几何参数、DEM误差以及基线误差分量的差分干涉相位参数化模型；针对每个从影像的每一距离行像素，均将差分干涉相位的观测值与差分干涉相位参数化模型进行匹配构建等式，得到观测方程；解算多基线观测方程组中的DEM误差和基线误差分量。本发明能准确地估计残余运动误差。

技术领域

本发明属于合成孔径雷达干涉测量技术领域，具体涉及一种顾及地形起伏的InSAR残余运动误差估计方法及装置。

背景技术

近些年来，合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术已经具备了大范围高精度地形测绘的能力，比如目前已经发布了覆盖全球的高精度DEM数据，如STRM DEM、TanDEM-X DEM等，并在大范围灾害监测和资源调查等方面得到了广泛的应用。机载SAR系统(如PI-SAR、E-SAR、F-SAR、UAVSAR等)凭借着机动灵活、重访时间短等特点，而且飞行高度低不易受大气影响，因此为局部地区更高分辨率、更高精度DEM反演带来了极大便利。

众所周知，机载SAR系统在飞行过程中经常由于受到外界随机因素扰动，如气流影响等，其运动轨迹不可避免地会偏离理想的飞行航迹，机载SAR平台的飞行轨迹通常严重偏离了理想航线，是高度非线性的，于是SAR数据的聚焦和成像质量受到严重影响。尽管SAR数据经过了高质量的成像处理，但由于惯导系统的定位精度(1-10cm)是有限的和成像算法是不精确的，运动补偿后的航迹中仍残留未补偿的运动误差，即RMEs，这是当前机载干涉SAR系统中最主要的误差源。在干涉过程中，RMEs除了导致InSAR几何发生扭曲外，还会造成方位向和距离向产生严重的相位波动和偏差，特别是重轨模式中。就SAR平台搭载的惯导系统定位误差而言，假设水平基线为30m，目标到传感器的斜距为5000m，入射角为45度的情况下，仅1cm的RME就会在距离向引起约1.7m的测高误差。而未知基线偏差是机载SAR运动补偿过程中不可避免的，对应的量级约半波长的整数倍，这种测高影响会更大。由此可见，要利用机载重轨干涉SAR数据时必须要考虑RMEs的估计和改正。

根据RMEs的特征表现，通常可以将RMEs分为两部分，即高频部分和低频部分。

(1)高频RMEs，主要是由惯导系统的定位误差等引起，主要表现为时频方位偏差。对此，目前被采用较为广泛的一类方法就是Multi-Squint(MS)方法，其基本原理在于不同子视干涉相位的差值与方位向位置误差存在一定的关系，可以进一步建立不同子视干涉相位的差值与基线误差的导数之间的函数关系，以此消除干涉图中RMEs引起的相位误差。还有一类是自聚焦的方法。这种方法仅仅针对单一SAR影像开展而不需要任何干涉过程,通过探测高信噪比估计RMEs。这两类方法大大提高了SAR影像的配准精度和干涉相干性，但这两种方法需要一定的前提，比如前者要求高相干性和后者要求高信噪比目标。然而在植被区，上述要求难以得到较好的满足，但只要每一距离行至少存在两个独立的高相干像素，通过升级的MS方法基本可以估计可靠的时频RMEs。