理论教育 二维解缠错误产生的时序跳变

二维解缠错误产生的时序跳变

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:图6-6二维解缠错误产生的时序跳变为了剔除此类错误,需要对空间二维解缠后的时序相位进行处理。该算法的具体步骤如下:对每个像元的干涉相位,根据式建立时序干涉方程,利用SVD LS求解第一组相位估值。将暂时剔除“PS待定点”后的干涉方程组,进行新的最小二乘估计。

二维解缠错误产生的时序跳变

由地基SAR干涉测量误差分析可知,若主影像相位为φM,而从影像相位为φS,则干涉相位模型为:

上式中存在有形变相位、大气扰动相位以及噪声相位。对于地基SAR变形监测有重要作用的,仅仅是其中的形变相位部分,因此从某种意义上讲,地基SAR干涉测量方法类似于星载InSAR,都是将有用的相位成分从无用的相位成分中一步步剥离的过程。

在分离出形变相位信息前,有必要了解形变信息的特征。利用合成孔径雷达干涉测量方法进行变形监测,通常是基于一定的假设前提的,即目标区域的形变相对于采样间隔是缓慢的。这一假设在实践中也得到了验证,以IBIS-L的采样时间间隔平均为6min为例:间隔内1.5rad的相位形变就会带来504.2mm/d的形变速率,3 rad的相位形变则产生近1m/d的形变速率。这种情况在实际的变形区域中是极少出现的,但在干涉处理过程中,由于二维空间解缠存在错误或去相干的影响往往会出现这类错误(如图6-6所示)。因此时序一维解缠实际上就是利用一定的准则与方法,校正这类错误或剔除一些相位质量非常差的PS候选点,以确保相位在空间和时间上的准确性。

图6-6 二维解缠错误产生的时序跳变

为了剔除此类错误,需要对空间二维解缠后的时序相位进行处理。式(6.14)左边为实际的观测值,未知数则为主从影像相位。如果假设初始相位时刻的相位=0,则时序上相位估值应该满足:

即第i幅时序解缠相位应含有该时刻的形变相位与大气相位成分(相对于初始时刻),因此,N幅影像构成的N-1个干涉方程则未知数亦为N-1个,这是因为假设前提=0。那么估值与观测值间的差值则为残差:(www.daowen.com)

每个像元若仅有N-1个干涉相位,则方程只有一个解,无法对估值精度进行评价,因此通常可以利用类似于短基线干涉测量(SBAS)的方法建立冗余观测方程来增加干涉方程的个数。

式(6.17)表示冗余干涉方程,式中M为冗余方程个数,一般是邻近的不小于3个SAR影像进行两两干涉,可见M≪N;冗余系数矩阵为A,矩阵内每个像元均由1、-1或0组成;式中Δφ1,…,ΔφM为观测值,最终得到解缠相位的最小二乘估计值,…,。通过最小二乘法奇异值分解(SVD LS)的方法得到相位估值,利用残差评定估值精度,大于阈值则进行解缠处理,满足阈值则视为准确估值。时序相位解缠的过程是一个循环迭代的过程,最终获取整体残差最小的解缠相位估计值。该算法的具体步骤如下:

(1)对每个像元的干涉相位,根据式(6.14)建立时序干涉方程,利用SVD LS求解第一组相位估值。

(2)设定残数最大阈值,本书设定此值为3rad,如果相位估值对应的残数大于3rad则将此点划为“PS待定点”。

(3)将暂时剔除“PS待定点”后的干涉方程组,进行新的最小二乘估计。

(4)检核“PS待定点”,如果残数为2π的整数倍,可以对残数取余。若余数小于可接受阈值Δtoler,则可将此点相位解缠后继续加入干涉方程组,否则剔除,本书设定该阈值为0.3rad。

(5)检核后,对新的干涉方程进行新最小二乘估计,重复迭代(2)至(5)步骤,直到方程收敛获取最优的相位估值。

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