“2012SARscape培训班”干涉叠加专题：北京城区地表沉降速率监测
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2016-06-23
干涉叠加是挖掘时间序列中N个SAR图像信息，可以识别区域或者像素范围内，一定时间内表现相干性和一致性的信号，即位移信息。主要包括两种方法：永久散射体和短基线。
永久散射体（Persistent Scatterers）技术将InSAR技术扩展到多时相的数据，可将测量精度从厘米级提高到毫米级。PS技术的特点是利用了密集分布的散射体消除大部分电磁波信号传播延迟（对流层变化引起）的优势 。PS技术可以推断在时间段上的变形速度，包括独立的、无空间相关的位移，主要适合用于人为因素引起的位移现象（如城市区域等）。PS技术流程图见下图：
图1 PS技术流程图
短基线（Small Baselines）是用来检测时间序列上地表表面的动态演变。可利用小的空间和时间基线的干涉像对，进行地表位移制图；也可利用自定义基线间隔的干涉像对，进行DEM的提取。SBAS基本原理为：应用奇异值分解来连接由长基线造成的相互独立的SAR影像，形成短基线SAR影像集合，以增加数据获取的采样率，从而可在已有的SAR影像数据集中形成若干小集合，每个小集合内SAR影像间的基线较小，集合间SAR影像的基线较大，在小集合内地表形变信息利用最小二乘方法求解。SBAS的技术流程图如下：
图2 SBAS技术流程图
本专题在SARscape中进行PS和SBAS处理，实现技术流程。
数据源：ENVISAT ASAR的SLC数据，2003年6月18日至2010年8月25日，52景，大部分是一个月取一景，入射角23°，VV极化。
PS的操作非常简单，在一个面板里面，输入数据，设置好参数即可，下面是PS的参数面板。
图3 PS的参数设置面板
SARscape提供了直观的PS点的分析工具SARscape Toolbox/PS Analyzer Tool，将得到的结果根据每个点的形变速率进行彩色渲染，并且可以绘制PS点在时间序列上的变化。
图4 某个PS点在监测时段各时间点的形变速率
SBAS在操作时分为以下几步：
第一步：输入多时相的数据，构建数据对，如果数据很多，可以选择3D解缠
SARscape/Interferometric Stacking/SBAS/Connection Graph
图5 进行数据配对，生成连接图表
这一步会生成一个参考文件Auxiliary.sml，记录了所有数据的信息，之后的操作直接输入这个参考文件即可，同时也会记录处理的过程，如果处理中途停止，再做的话，输入这个文件，会从上次停止的地方做。
图6 干涉对的自动配对结果及其时间基线
第二步：工程区子集的选择（该步可选），若是要对数据范围的一部分进行处理，可以在这一步设置子区域，可以用像素坐标选择子区，也可以用地理坐标，也可以用矢量范围来选择。
SARscape/Interferometric Stacking/SBAS/Area of Interest Definition
图7 工程区范围的选择
第三步：干涉图生成到相位解缠：输入参考文件，参考DEM设置视数、滤波方法、解缠方法，分解等级、相干性阈值
/SARscape/Interferometric Stacking/SBAS/Interferogram to Phase Unwrapping
图8 干涉图生成到相位解缠
第四步：轨道精炼，选择控制点进行轨道精炼
第五步：SBAS反算，用
工具依次进行SBAS反算、地理编码、栅格转矢量的操作。
结果分析：打开SI_veo_geo，打开SBAS得到的最后结果，是一个形变速率的栅格数据。
图9 SBAS处理得到的形变速率
用密度分割，将不同的沉降速率用不同颜色显示，将需要显示的范围打开，其余关闭，如下图显示的是沉降速率大于50毫米/年的范围
图10 沉降速率大于50mm/year的范围
查看累计型变量：SI_geo_disp_meta，并查看在这个时间段上各时间点的累计型变量的大小，SARscape/Interferometric Stacking/Tools/Time Series Analyzer
图11 监测时间段内的累计型变量 扩展应用：将生成的结果转为矢量数据同时生成 kml 文件，可以在 Google Earth 上叠加显示。
文章来源：http://blog.sina.com.cn/s/blog_764b1e9d010141m6.html
- 永久散射体
永久散射体（Persistent Scatterers）技术将InSAR技术扩展到多时相的数据，可将测量精度从厘米级提高到毫米级。PS技术的特点是利用了密集分布的散射体消除大部分电磁波信号传播延迟（对流层变化引起）的优势 。PS技术可以推断在时间段上的变形速度，包括独立的、无空间相关的位移，主要适合用于人为因素引起的位移现象（如城市区域等）。PS技术流程图见下图：
- 短基线
短基线（Small Baselines）是用来检测时间序列上地表表面的动态演变。可利用小的空间和时间基线的干涉像对，进行地表位移制图；也可利用自定义基线间隔的干涉像对，进行DEM的提取。SBAS基本原理为：应用奇异值分解来连接由长基线造成的相互独立的SAR影像，形成短基线SAR影像集合，以增加数据获取的采样率，从而可在已有的SAR影像数据集中形成若干小集合，每个小集合内SAR影像间的基线较小，集合间SAR影像的基线较大，在小集合内地表形变信息利用最小二乘方法求解。SBAS的技术流程图如下：
本专题在SARscape中进行PS和SBAS处理，实现技术流程。
数据源：ENVISAT ASAR的SLC数据，2003年6月18日至2010年8月25日，52景，大部分是一个月取一景，入射角23°，VV极化。
PS的操作非常简单，在一个面板里面，输入数据，设置好参数即可，下面是PS的参数面板。
图3 PS的参数设置面板
SARscape提供了直观的PS点的分析工具SARscape Toolbox/PS Analyzer Tool，将得到的结果根据每个点的形变速率进行彩色渲染，并且可以绘制PS点在时间序列上的变化。
SBAS在操作时分为以下几步：
第一步：输入多时相的数据，构建数据对，如果数据很多，可以选择3D解缠
SARscape/Interferometric Stacking/SBAS/Connection Graph
图5 进行数据配对，生成连接图表
这一步会生成一个参考文件Auxiliary.sml，记录了所有数据的信息，之后的操作直接输入这个参考文件即可，同时也会记录处理的过程，如果处理中途停止，再做的话，输入这个文件，会从上次停止的地方做。
图6 干涉对的自动配对结果及其时间基线
第二步：工程区子集的选择（该步可选），若是要对数据范围的一部分进行处理，可以在这一步设置子区域，可以用像素坐标选择子区，也可以用地理坐标，也可以用矢量范围来选择。
SARscape/Interferometric Stacking/SBAS/Area of Interest Definition
图7 工程区范围的选择
第三步：干涉图生成到相位解缠：输入参考文件，参考DEM设置视数、滤波方法、解缠方法，分解等级、相干性阈值
/SARscape/Interferometric Stacking/SBAS/Interferogram to Phase Unwrapping
第四步：轨道精炼，选择控制点进行轨道精炼
第五步：SBAS反算，用
结果分析：打开SI_veo_geo，打开SBAS得到的最后结果，是一个形变速率的栅格数据。
图9 SBAS处理得到的形变速率
用密度分割，将不同的沉降速率用不同颜色显示，将需要显示的范围打开，其余关闭，如下图显示的是沉降速率大于50毫米/年的范围
图10 沉降速率大于50mm/year的范围
查看累计型变量：SI_geo_disp_meta，并查看在这个时间段上各时间点的累计型变量的大小，SARscape/Interferometric Stacking/Tools/Time Series Analyzer
图11 监测时间段内的累计型变量 扩展应用：将生成的结果转为矢量数据同时生成 kml 文件，可以在 Google Earth 上叠加显示。
文章来源：http://blog.sina.com.cn/s/blog_764b1e9d010141m6.html
