SARscape干涉处理中轨道精炼控制点的使用
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2017-01-01
用SARscape做干涉处理时（InSAR/DInSAR），在轨道精炼的一步，必须输入控制点文件（refinement GCP file），用于修正干涉相位和解缠后的相位。
用于优化的控制点可以是斜距坐标（方位向和距离向坐标），也可以是地理坐标（xyz）高程可以自动从输入的参考DEM上获取。一般情况下，都是输入SAR坐标的。如果控制点用于不同轨道的同一区域数据，最好是在两景数据的重叠区域选择地理坐标的控制点，避免不同的控制点在不同轨道数据上导致的相位误差。当输入的是地理坐标的控制点时，软件会自动编码到SAR坐标系上。
图 不同轨道数据，在地理编码后的数据上选择重叠区域的控制点
用于轨道精炼的控制点一般遵循以下几个原则：
SARscape提供了通用的控制点生成的工具：/SARscape/General Tools/Generate Ground Control Points，这个工具也嵌入到了所有用到控制点的处理中，如InSAR流程化工具、DInSAR流程化工具等，在选择控制点的一步，点击
按钮可启动控制点选择工具。在生成GCP工具的在文件选择面板，输入三个文件，分别是：_upha、_dem和_fint。
图 生成控制点工具和文件选择面板
输入文件后，点击Next，_upha和_fint自动在ENVI中显示，可以在Lay Manager中切换两个图层查看，可以用ENVI的彩色渲染功能对_fint图进行彩色显示，更好的看出相位的信息。
图 解缠后的相位（_upha）和未解缠的相位（_fint）在图层中自动显示
图 在图层上点击右键，选择Change Color Table->Rainbow，对干涉图进行颜色渲染能更好的看出干涉图效果
前面提到，GCP点应该远离形变区域、解缠错误的相位跃变区域和残余地形相位。平地区域是比较好的选择控制点的位置。下面分不同情况来说明控制点选择的建议。
如果是InSAR测量DEM，在整个图像中选择几个控制点用于去除系统的几何误差（轨道误差），GCP要远离陡峭的地形区域和残余地形相位，当地形起伏大的山区，最好是选择山谷底部的平地区域。
图 做InSAR测量DEM时候，用于轨道精炼的GCP，位于远离残余地形相位和陡峭地形的位置，左图是_fint，右图是_upha
图 在地形起伏大的山区，建议在山谷底部的平地区域选择控制点，左图是_fint，右图是_upha
如果DInSAR测量地表形变时，在没有轨道误差的情况下，远离形变区域的位置选择一个GCP点就可以。如下图所示。
图 DInSAR测量地表形变的控制点，在干涉图上没有轨道误差，在远离形变相位和残余地形相位的区域，选择了1个GCP点（左图是_fint，右图是_upha）
做InSAR测量地形或者DInSAR测量地表形变时，如果存在轨道误差的情况下，需要选择多个GCP点，作为稳定的参考点，程序从这些点中计算出误差相位从而去除。如下图所示。
图 InSAR测量DEM的轨道精炼的控制点，在干涉图上看到有明显的轨道相位，GCP位于远离残余地形和地形起伏大的山顶区域（左图是_fint，右图是_upha）
图 干涉图上存在明显的轨道条纹，在远离形变相位和残余地形相位的前提下，在整个图像上选择GCP点，进行轨道优化，去除误差（左图是_fint，右图是_reflat_fint）
不论什么情况，在选择GCP之前，确定处理区域没有解缠错误的相位，也就是相位跃变的情况。下图显示了解缠错误的相位，查看解缠错误的相位孤岛的剖面曲线，恰好是2π的周期。
图 好的解缠结果（右上）和错误的解缠结果的对比（右下）
图 解缠错误位置的剖面曲线
有时候为了比较结果，会对同一区域用不同的观测几何的数据对进行处理，即升轨数据对和降轨数据对。这种情况下，GCP最好使用同一组，这样可以减少两个图像之间的相位误差，方法是：对两个数据对的去平后干涉图_fint进行地理编码，在地理坐标的图上选择GCP点。
图 在地理编码后的升轨和降轨的_fint图像上选择GCP点，保证位于两组数据的重叠区
最后，有两个注意事项：（1）如果要选择子区域的话，最好选择比研究区大一些的区域，以保证除了形变区域以外还存在稳定区域用于选择控制点。（2）轨道精炼的方法有轨道优化和多项式优化两种。如果选择轨道优化的方法，至少需要7个控制点，否则，会自动改为多项式优化，控制点最少为多项式系数（Residual Phase Poly Degree），否则，多项式系数会自动减少。
文章来源：http://blog.sina.com.cn/s/blog_764b1e9d0102xdfj.html
用于优化的控制点可以是斜距坐标（方位向和距离向坐标），也可以是地理坐标（xyz）高程可以自动从输入的参考DEM上获取。一般情况下，都是输入SAR坐标的。如果控制点用于不同轨道的同一区域数据，最好是在两景数据的重叠区域选择地理坐标的控制点，避免不同的控制点在不同轨道数据上导致的相位误差。当输入的是地理坐标的控制点时，软件会自动编码到SAR坐标系上。
图 不同轨道数据，在地理编码后的数据上选择重叠区域的控制点
用于轨道精炼的控制点一般遵循以下几个原则：
- 不能位于高频的残余地形相位上
- 不能位于形变相位上，要远离形变区域，控制点的被认为是形变为0的点
- 不能位于解缠错误的相位跃变上（phase jump）
- 如果fint上存在规律的几何误差，如轨道条纹，GCP在满足上述条件的前提下，分布于整个图像，从而去除规律的相位误差
SARscape提供了通用的控制点生成的工具：/SARscape/General Tools/Generate Ground Control Points，这个工具也嵌入到了所有用到控制点的处理中，如InSAR流程化工具、DInSAR流程化工具等，在选择控制点的一步，点击
图 生成控制点工具和文件选择面板
输入文件后，点击Next，_upha和_fint自动在ENVI中显示，可以在Lay Manager中切换两个图层查看，可以用ENVI的彩色渲染功能对_fint图进行彩色显示，更好的看出相位的信息。
图 解缠后的相位（_upha）和未解缠的相位（_fint）在图层中自动显示
图 在图层上点击右键，选择Change Color Table->Rainbow，对干涉图进行颜色渲染能更好的看出干涉图效果
前面提到，GCP点应该远离形变区域、解缠错误的相位跃变区域和残余地形相位。平地区域是比较好的选择控制点的位置。下面分不同情况来说明控制点选择的建议。
如果是InSAR测量DEM，在整个图像中选择几个控制点用于去除系统的几何误差（轨道误差），GCP要远离陡峭的地形区域和残余地形相位，当地形起伏大的山区，最好是选择山谷底部的平地区域。
图 做InSAR测量DEM时候，用于轨道精炼的GCP，位于远离残余地形相位和陡峭地形的位置，左图是_fint，右图是_upha
图 在地形起伏大的山区，建议在山谷底部的平地区域选择控制点，左图是_fint，右图是_upha
如果DInSAR测量地表形变时，在没有轨道误差的情况下，远离形变区域的位置选择一个GCP点就可以。如下图所示。
图 DInSAR测量地表形变的控制点，在干涉图上没有轨道误差，在远离形变相位和残余地形相位的区域，选择了1个GCP点（左图是_fint，右图是_upha）
做InSAR测量地形或者DInSAR测量地表形变时，如果存在轨道误差的情况下，需要选择多个GCP点，作为稳定的参考点，程序从这些点中计算出误差相位从而去除。如下图所示。
图 InSAR测量DEM的轨道精炼的控制点，在干涉图上看到有明显的轨道相位，GCP位于远离残余地形和地形起伏大的山顶区域（左图是_fint，右图是_upha）
图 干涉图上存在明显的轨道条纹，在远离形变相位和残余地形相位的前提下，在整个图像上选择GCP点，进行轨道优化，去除误差（左图是_fint，右图是_reflat_fint）
不论什么情况，在选择GCP之前，确定处理区域没有解缠错误的相位，也就是相位跃变的情况。下图显示了解缠错误的相位，查看解缠错误的相位孤岛的剖面曲线，恰好是2π的周期。
图 好的解缠结果（右上）和错误的解缠结果的对比（右下）
图 解缠错误位置的剖面曲线
有时候为了比较结果，会对同一区域用不同的观测几何的数据对进行处理，即升轨数据对和降轨数据对。这种情况下，GCP最好使用同一组，这样可以减少两个图像之间的相位误差，方法是：对两个数据对的去平后干涉图_fint进行地理编码，在地理坐标的图上选择GCP点。
图 在地理编码后的升轨和降轨的_fint图像上选择GCP点，保证位于两组数据的重叠区
最后，有两个注意事项：（1）如果要选择子区域的话，最好选择比研究区大一些的区域，以保证除了形变区域以外还存在稳定区域用于选择控制点。（2）轨道精炼的方法有轨道优化和多项式优化两种。如果选择轨道优化的方法，至少需要7个控制点，否则，会自动改为多项式优化，控制点最少为多项式系数（Residual Phase Poly Degree），否则，多项式系数会自动减少。
文章来源：http://blog.sina.com.cn/s/blog_764b1e9d0102xdfj.html
