PSInSAR(永久散射体合成孔径雷达干涉测量)处理流程
干涉合成孔径雷达信号处理方法研究
干涉合成孔径雷达信号处理方法研究干涉合成孔径雷达信号处理方法研究摘要干涉合成孔径雷达（InSAR）是一种利用卫星或飞机搭载的雷达系统获取地表形变信息的重要技术。
在进行干涉处理时，对信号的处理方法直接关系到数据处理的质量和地表形变信息的准确性。
本文通过对干涉合成孔径雷达信号处理方法的研究，探讨了常见的相位解缠、滤波和图像纠正方法，并对其优缺点进行了分析。
通过实验结果的验证，证明了所提出的处理方法的有效性和适用性。
研究结果对于准确获取地表形变信息具有重要意义。
1.引言干涉合成孔径雷达技术是一种非常重要的地球观测手段，广泛应用于测量地壳运动、地表形变等研究领域。
在进行干涉处理时，信号处理方法的选择直接关系到反演结果的精确度和可靠性。
本文主要研究了相位解缠、滤波和图像纠正等主要的信号处理方法，并通过实验验证了所提出方法的有效性。
2.相位解缠方法相位解缠是干涉处理的关键环节，它的目的是将相位信息进行可靠的恢复，以减少或消除相位跳变引起的干涉模糊。
常见的相位解缠方法包括空时相位解缠、频域相位解缠和时域相位解缠等。
2.1 空时相位解缠空时相位解缠方法是通过对一段时间内的干涉相位进行拟合，尽量减小相位的不连续性。
其中，常用的方法有线性拟合法、二次多项式拟合法等。
空时相位解缠方法简单直观，但对于复杂的地形和变形场景，效果有限。
2.2 频域相位解缠频域相位解缠方法是将干涉相位转换到频域进行处理，主要通过移相算法和滤波器设计来实现相位解缠。
该方法适用于较复杂的地形和变形场景，但计算复杂度较高。
2.3 时域相位解缠时域相位解缠方法是基于干涉序列之间的相位连续性进行解缠处理，通过构建相位解缠模型实现对干涉相位的准确恢复。
该方法适用于变形场景较简单的情况，但对于复杂地形效果较差。
3.滤波方法干涉合成孔径雷达信号经常受到多种噪声的干扰，滤波方法的选择能够有效降低噪声对数据处理的影响，提高干涉结果的可信度。
常见的滤波方法包括空域滤波、频域滤波和小波变换滤波等。
InSAR干涉测量解析
二、InSAR基本原理及过程
二、InSAR基本原理及过程
真实孔径雷达向侧方发射由实际天线决定波束宽 度的脉冲电磁波，然后接收从目标返回的后向散射波。
目标的位置在距离向是反射脉冲返回先后排列记 录成像；在方位向则通过平台的前进，按平台行进的 时序成像。
二、InSAR基本原理及过程
InSAR
合成孔径雷达是在真实孔径侧视雷达的基础上发展起来 的一种高分辨率雷达。它在距离向上采用脉冲压缩技术来获取 高分辨率；在方位向采用合成孔径技术，不仅可以利用较短的 天线来获取高分辨率影像，而且克服了航高对方位向分辨率的 影响，极大地扩展了测试雷达的应用领域。
InSAR干涉测量
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一、InSAR概述 二、InSAR基本原理及过程 三、InSAR在摄影测量与遥感中的应用
一、InSAR概述
一、InSAR概述
InSAR
合成孔径雷达干涉测量技术（INSAR，Interferometric Synthetic Aperture Radar）是利用雷达成像传感器获取被测对象 具有相干性的复数图像信息，并通过图像配准、干涉图滤波、相位 解缠、基线估计、相位高程转换等处理环节，由干涉相位反演地形 信息或者形变信息的理论和技术。
三、InSAR在摄影测量与遥感中的应用
InSAR生成DEM——SRTM
SRTM系统获取的雷达影 像的数据量约9.8万亿字节，经 过两年多的数据处理，制成了 数字地形高程模型（DEM）。 SRTM产品2003年开始公开发 布，经历多修订，目前最新的 版本为V4.1版本。
三、InSAR在摄影测量与遥感中的应用
干涉图计算：根据匹配模型，对辅影像的复数值（包括振幅和相位）进行 重采样，并逐点把主影像的复数值和辅影像的复共轭相乘，计算出干涉相 位，该相位值为相位差的主值，并在[-π，π)区间内。
PS_InSAR技术及其在地表沉降中的应用
2010 NO.19SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION高 新 技 术InSAR(Interferometric synthetic ap-erture radar,InSAR)结合了合成孔径雷达成像技术和干涉测量技术,利用传感器的系统参数和成像几何关系等精确测量地表某一点的三维空间位置及微小变化的测绘技术。
合成孔径雷达差分干涉测量技术(DInSAR)是以合成孔径雷达复数影像的相位信息获取地表变化信息的技术,是InSAR 技术应用的一个拓展。
在实际应用中,相干雷达波由于在传递的过程中受大气效应影响,以及地表变化造成的时间去相关和长基线引起的空间去相关,严重地制约常规DInSAR在区域地表形变监测方面的应用,尤其对于地表沉降这种缓慢累积形变监测来说,时间失相关问题更为突出。
为了克服常规DInSAR的局限性,近年来国际上少研究者提出了基于部分相位稳定的雷达散射目标,即永久散射体(PS)进行差分干涉相位处理达到监测区域地表形变的目的,这种方法被称为永久散射体差分干涉测量技术(P S-I n S A R),是对传统的I n S A R和D-InSAR技术的扩展应用,可以突破时间、空间失相关和大气延迟的影响,可以提高数据的利用率,提取长时间、大范围的地表形变信息。
1 PS-InSAR技术1.1PS-InSAR的基本原理PSInSAR技术的基本原理就是利用多景同一地区的SAR影像,影像数目根据图像相干性情况而定,一般数目要大于20幅。
通过统计分析所有影像的幅度信息或者相位信息,找出不受时间、空间和大气效应影响的永久散射体。
然后利用选择的PS点建立关于变形和相位差的函数关系,而在PS 点上地形数据误差和大气延迟误差等通过外部数据或者相关的处理方法而被分离,从而可以获得PS点上地表形变信息。
由于选取的PS点在一段时间内具有很好的稳定性,可以通过这些稳定点内插出其他低信噪比点的形变信息,获取该地区的形变信息。
sarscape psinsar处理流程
sarscape psinsar处理流程英文版SARSCAPE PSInSAR Processing WorkflowIntroduction:PSInSAR, short for Persistent Scatterer Interferometric Synthetic Aperture Radar, is a technique used in remote sensing to monitor ground deformation over time. SARSCAPE, a software package, provides tools for PSInSAR processing, enabling users to analyze radar data and detect subtle ground movements. This article outlines the PSInSAR processing flow using SARSCAPE.Processing Workflow:Data Acquisition:Collect SAR (Synthetic Aperture Radar) data from appropriate satellites or ground-based radar systems.Ensure data quality and coverage for the desired area of interest.Preprocessing:Apply range compression and azimuth compression to enhance the signal-to-noise ratio.Perform terrain correction to remove the effects of terrain undulations.Perform radiometric calibration to convert raw data into physical units.Interferometric Processing:Generate interferometric pairs by combining different acquisitions of the same area.Apply phase unwrapping techniques to resolve the phase ambiguities.Calculate phase differences between interferometric pairs.PS Detection:Identify persistent scatterers (PSs) from the phase differences.PSs are points that exhibit consistent scattering behavior over multiple acquisitions.Deformation Estimation:Model the phase differences using a time-series analysis, considering both atmospheric and geophysical effects.Estimate ground deformation by analyzing the displacement of PSs over time.Post-processing:Generate maps or time-series data of ground deformation.Validate the results using independent ground measurements or other remote sensing techniques.Data Analysis and Interpretation:Analyze the deformation patterns to understand the underlying geological processes.Identify areas of interest for further investigation or monitoring.Conclusion:The SARSCAPE PSInSAR processing workflow provides a comprehensive framework for monitoring ground deformation using radar data. By following this workflow, researchers andpractitioners can effectively analyze radar data, detect subtle ground movements, and gain insights into geodynamic processes.中文版：SARSCAPE PSInSAR处理流程简介：PSInSAR，即永久散射体干涉合成孔径雷达，是一种在遥感中用于监测地面随时间变形的技术。
PSInSAR永久散射体的自动探测
j) ∑ ∑ M ( i， γ =
i =1 j =1 m n 2
S * ( i， j)
m n 2
( 1)
j) ∑ ∑ S ( i ， j) ∑ ∑ M ( i， 槡 其 中 M 和 S 分 别 表示 构 成 干涉 对的 SAR 影 像， * 表
i =1 j =1 i =1 j =1
2
相干系数阈值法
相干系数阈 值法 基 本 思 路 为: 对 某 一分 辨 率 的 像 元 来 ) ，男， 湖 北 武 作者简 介: 胡 波 ( 1983汉人，中国科学院测 量 与地 球 物 理 研究 所博士研究生，主要从事 InSAR 数据 处 理研究及地震反演。 Email: hubo@ asch. whigg. ac. cn 0923 收稿日期: 2009基金项目: 国家杰出 青 年科学基金项目 冰后回弹( 40825012 )
该像素对应的目 标 具 有较 稳定 的 散 射特 性，可 把它 作 为 永 久散射体。计算步骤: 1 ) 首先计算 K + 1 幅 配 准 的 SAR 影 像中 各 像 素 ( i， j ) 的相位序列值 Φ l ( i，j) ，( l = 1 ，2 ，…k + 1 ) 。 I ( i， j) ( 8) j) = arctan l Φ l ( i， R l ( i， j) 式中: R、I 分 别 为 复 数的 实 部 和 虚 部; M、 N 分 别 表 示影像行列数。 2 ) 统计各像素( i，j) 的相位离差: std [ Φ l ( i， j) ] ( 9) D Φ ( i， j) = mean [ Φ l ( i， j) ] 3 ) 设定某个 适当 的 阈 值 T D ，与 各 像 素 对应的 相 位离 差 D Φ ( i，j) 进行比 较，若 D Φ ( i，j) ≤ T D ，就 将 像 素 视 为 永久散射体。 相位离差阈 值法 提取出的 PS 点( 见 图 3 ) ，相 位离差阈 值法 原 理 简 单， 计 算 简 便，且不 受 邻 域 点 信 号的影 响。 但由于 相 位离差阈 值法 使 用 的 仅仅 是 相 位 信息， 这 使得 它 存 在 以 下 的 不足: ①我们 用 于 探 测 图 3 相位离差阈值法提取 PS 点 PS 的相 位 是没有 经 过 大 气 相 位 改 正 的， 而且 还 存 在 失相 关、系统热噪声等噪声相位的影响， 使 得 探 测 出 的 PS 可 靠 性降低; ②SAR 对目 标 回 波 信 号 相 位 的 记录 是一个非 线 形 处理过程，只记录 了 相 位 的主值， 该 相 位 与 各 目 标 的 散 射 系数并不成正比例关系，在时间序列上 是一个 随 机 变化 量。 因此，相位离差指 数的 大 小其 实 不能 反映 目 标 散 射 的 稳定 性，用相位离差阈值探测出的 PS 也并不可靠。 在高信噪 比 的 情况 下， 相 位离差 近 似 等 于 振 幅 离差， 可用振幅离差表示 PS 散射的稳定性 . 。
InSAR干涉测量
三、InSAR在摄影测量与遥感中旳应用
InSAR、D-InSAR在地面沉降监测中旳应用
作为一种新兴旳地面形变研究措施，InSAR技术在地面沉降监测方 面发挥了愈来愈明显旳作用，国内外已经有诸多实例。Biegert等（1997） 应用不同卫星在美国加利福尼亚州Belridge和Lost山油田反复测量旳合 成孔径雷达数据对该区旳地面沉降进行了研究，成果显示70天内沉降量 到达6厘米，此成果与该区每年30厘米旳地面沉降速率相吻合。Marco van der (2023)对该油田地面沉降旳研究也证明了InSAR技术用于地面沉 降旳可行性。李德仁等（2023）利用欧空局ERS-1和ERS-2相隔1天旳 反复轨道SAR数据，经过差分处理对天津市地面沉降进行研究，得到反 应地面沉降大小及分布旳干涉条纹图。此图与1995～1997年反复水准测 量求得旳地面沉降等值线图比较，具有明显旳一致性和相同性。
三、InSAR在摄影测量与遥感中旳应用
InSAR在海洋遥感中旳应用
2、在海洋油气勘探中旳应用 SAR资料可用来监测海洋油污染。合成孔径雷达获取旳是二维影像，影像旳亮度即反应了海表微波
散射信号旳特征。因为微波旳全天候、全天时、高辨别率旳特点，人们一般就用微波来监测油污。目前 用来评估油污旳SAR资料主要来自加拿大旳RADARSAT-1和欧空局旳ENVISAT。2023年11月19日，一 艘装载近7万吨旳已失事旳油轮——Prestige在西班牙西北海岸100Km处失事淹没，11月17日由 ENVISAT搭载旳ASAR资料得到其油污扩散情况。因为风旳作用，油污已扩散到周围。
二、InSAR基本原理及过程
InSAR高程反演
h H R cos 90
在三角形A1 A2P中 R2 R2 B2 2RB cos cos R2 B2 (R R)2
CRInSAR和PSInSAR技术在地表形变监测中的应用
CRInSAR和PSInSAR技术在地表形变监测中的应用【摘要】地表形变监测对于地质灾害预防、地下水资源管理和城市规划等方面具有重要意义。
CRInSAR和PSInSAR技术作为两种先进的遥感监测技术，在地表形变监测中发挥着关键作用。
CRInSAR技术通过合成孔径雷达干涉实现高精度的地表形变监测，PSInSAR技术则能够实现不同时间点的地表形变监测，具有较高的时序分辨率。
这两种技术在地质灾害监测、地下水资源管理和城市建设规划中的应用实践已经取得显著成果。
未来，随着技术的进一步发展和应用领域的拓展，CRInSAR和PSInSAR技术在地表形变监测中将有更广阔的前景，为各行各业的发展提供更多有效的支持和帮助。
【关键词】CRInSAR, PSInSAR, 地表形变监测, 地质灾害监测, 地下水资源管理, 城市建设规划, 技术原理, 应用, 前景展望, 总结。
1. 引言1.1 地表形变监测的重要性地表形变监测是指通过监测和分析地表或地下结构在时间和空间上的变化情况，以揭示地质灾害、地下水资源管理和城市建设规划等方面的信息。
地表形变的监测对于准确评估地质灾害的风险、科学管理地下水资源、规划城市建设具有重要意义。
地表形变监测可以提供关于地质灾害的预警和监测信息。
地质灾害如地震、滑坡、泥石流等往往造成重大损失，而通过监测地表形变的变化情况，可以提前发现潜在的灾害隐患，采取有效的防灾措施，减少损失。
地表形变监测对于科学管理地下水资源具有重要意义。
地下水是重要的水资源之一，而地下水位的变化情况直接关系到地下水资源的合理开发和利用。
通过监测地表形变，可以了解地下水位的变化规律，科学管理地下水资源，保障水资源的可持续利用。
1.2 CRInSAR和PSInSAR技术的介绍地表形变监测是一项重要的地质监测工作，可以帮助我们了解地球表面的变化情况，及时掌握地质灾害、地下水资源管理以及城市建设规划等方面的信息。
而CRInSAR和PSInSAR技术是目前广泛应用于地表形变监测的两种主要技术。
PS InSAR
关于PS－INSAR受制于时间和空间失相干以及不同时刻大气波动的影响，重复轨差分干涉测量用于地表形变监测的应用受到了很大的限制。
这时，需要一种新的方法来改变这种局面，以促进InSAR这么一个有如此潜力和应用前景的技术！此时，人们便开始将解决问题的思路转移到应用有限数量的相干目标身上来了。
最早着手开始研究的人目前不清楚是哪个，但见诸于文献和文章的，应当推选三个研究小组，他们分别是Delft大学的Hanssen，Usai和Kampes，米兰理工大学的（Polimi）的Ferritti，Prati和Rocca，以及意大利环境电磁感应研究所（IREA）的Lanari，Berardino等人。
Dr.Hanssen是宇航工程以及大地测量学科出身，在其从事博士研究工作期间，开始从事InSAR技术的研究，他的著作《Radar Interferometry－Data Interpretation and error Analysis》估计是目前为止覆盖最广的一本介绍InSAR技术及其应的基础教材了。
特别是中国的初学者，几乎每人都有！Dr.Hanssen对InSAR的研究面较宽，从常规方法到差分干涉相位序列处理，以及大气波动，角反射器干涉测量等均有接触，这在其著作中可见一斑。
但真正开始思考利用相干目标干涉测量进行长时间序列分析技术大概是在97年以后，他和Usai博士开始从研究长时间尺度下的相干目标干涉测量。
可以说，这些是日后Delft研究PS技术的发端。
在Usai的博士论文中，她提出了利用最小二乘法对差分干涉相位序列进行处理的一整套方法和流程，这个是今天许多基于大地测量数据处理方法研究PS技术的基本思想。
到了Kampes，他在硕士论文完成后，作为一个Reseach Assistant 在Delft 工作3年左右，在此期间编写了现在很多入门的学生都在使用的DORIS软件，这个为他日后从事InSAR软件开发奠定了坚实的基础。