[发明专利]一种基于非线性优化策略的SBAS‑DInSAR方法

摘要

本发明公开了一种基于非线性优化策略的SBAS‑DInSAR方法，涉及雷达技术领域。该方法无需相位解缠即可实现对方程的解算，通过建立缠绕的差分干涉相位的非线性模型，构造与地表形变速率相关的优化目标函数，然后通过拟牛顿方法解算方程并提取地表形变信息，实现了一种新的SBAS‑DInSAR地表形变测量方法。该方法避免了相位解缠算法引入的误差，同时提高了形变演算效率；在仅利用缠绕相位的情况下仍能获得高精度的地表形变结果，为地表形变测量提供了一种新的途径。

主权项

一种基于非线性优化策略的SBAS‑DInSAR方法，其特征在于，包括以下几个步骤：步骤一：输入包含地表形变信息的长时间SAR图像序列，设共有K+1幅SAR图像，获取时刻分别为t0,t1,…,tK，其中K是正整数；对SAR图像进行预处理，包括配准、干涉、去除参考面相位、去除地形相位，获得差分干涉相位图像序列；设所述差分干涉相位图像序列包括M幅差分干涉相位图像，其中M是正整数；第j幅差分干涉相位图像中主图像和辅图像的获取时刻分别为和j是小于或等于M的正整数，IEj和ISj是小于或等于K的非负整数，且IEj＞ISj；步骤二：对所述差分干涉相位图像序列，基于振幅信息提取高相干点，设高相干点的数量为H，其中H是正整数；第h个高相干点记为xh，第j幅差分干涉相位图像中第h个高相干点的非缠绕差分干涉相位记为其中h是小于或等于H的正整数；步骤三：对第j幅差分干涉相位图像的第h个高相干点xh有：ΔΦjuw(xh)=Φuw(xh,tIEj)-Φuw(xh,tISj)]]>其中，和分别为高相干点xh在时刻和时刻由于地表形变引起的相位；步骤四：建立目标函数：f(ζh)=1MlT·exp[i(4πλD·ζh-ΔΦhw)]]]>式中，其中，i是虚数单位；(D)pq为矩阵D第p行第q列的元素，p为大于零且小于或等于M的正整数，q为大于零且小于或等于K的正整数,tq和tq‑1分别是第q幅和第q‑1幅SAR图像的获取时刻，ISp和IEp分别是第p幅差分干涉相位图像中主图像和辅图像的序号，第p幅差分干涉相位图像由获取时刻为和的SAR图像干涉生成；λ为雷达波长；ζh为目标函数f(ζh)的自变量；为由1构成的列向量；的第j个分量表示第j幅差分干涉相位图像中第h个高相干点的缠绕差分干涉相位；步骤五：通过拟牛顿法对所述目标函数进行第一次优化，提取高相干点的线性形变速率；具体内容为：令：g(ζh)＝‑|f(ζh)|2＝‑f(ζh)f*(ζh)则地表形变速率等价于：vh=argminζhg(ζh)=argminζh{-|1MΣexp[i(4πλD·ζh-ΔΦhw)]|2}]]>首先认为vh的各个分量相等，且均等于线性形变速率，求解线性形变速率在计算线性形变速率时，假定vh的各个分量均等于线性形变速率则上述地表形变速率公式的最优化问题等价于：vhlin=argminζhling(ζhlin·l)=argminζhlin{-|1MΣexp[i(4πλD·ζhlin·l-ΔΦhw)]|2}]]>式中，为目标函数的自变量；拟牛顿法迭代求解过程中，需使用目标函数的一阶导数信息；对目标函数求导：∂g(ζhlin·l)∂ζhlin=-∂f(ζhlin·l)∂ζhlinf*(ζhlin·l)-f(ζhlin·l)∂f*(ζhlin·l)∂ζhlin=-2Re[f*(ζhlin·l)∂f(ζhlin·l)∂ζhlin]]]>其中，其中，表示矩阵对应元素相乘；步骤六：以线性形变速率作为迭代初值，对所述目标函数进行第二次优化，计算总形变速率。