干涉图生成与相干性估计

干涉图的相干性、信噪比会由于系统噪声、数据处理引入的噪声而受到影响，最终对数据解译、相位解缠等过程产生直接影响。因此，两干涉像对的相干性会受成像姿态和地物特性等因素的影响而降低，进而影响生成干涉图的质量。相干性又称相关系数，实际上是衡量影像之间相似程度的测度，因此常用相干性来进行影像匹配以及评价干涉图质量。

理论教育 2023-06-18

PS点目标相位序列的干涉分析方法

GBSAR基于相干点目标的干涉相位分析正是基于这一思路进行的。式中，j为虚数单位，是PS网边去掉模型相位后的残差相位序列。每一条PS网边的干涉相位都是由两端的PS点干涉计算得来的，实际上是一个相位复矢量序列，对应K个矢量数据。γ实际上反映了相位模型与由观测相位得到的PS网边差分相位的拟合程度。

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实验结果分析探究

虽然这些移动非常缓慢，但PM06在1.5年内移动了2.7cm，而PM08在2年内移动了4.8cm。其余基准测试结果与预期一致。表11-22004年12月至2005年7月期间由常规监测手段记录的位移此外，由于前几年收集的数据证实整个滑坡以几乎相同的速度移动，因此结果也与GPS监测点PM13、PM15的位移进行了比较。两次GBSAR观测结果具有明显的一致性，其中在1m深度处PC1，PC2，PC3的GPS监测点处和测斜仪测量结果显示，在监测周期内存在平均1.3cm的形变率。

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如何使用雷达传感器获取结果

图12-18描述观测点TP22上两种传感器的监测结果，为常规传感器的测量结果，为IBIS系统由位移计算得到的速度值。可以看出两个结果具有高度的一致性，微小的差值可能与两传感器不同的信噪比有关。图12-19~分别为TP22，TP24，TP25和TP26点位上的监测结果，可以清晰地看出，地基雷达与常规传感器观测结果具有高度的一致性。图12-18观测点TP22获取到的速度序列最后，将从雷达信号中识别出的共振频率与主振型同加速度计中换算得到的相应参数进行对比。

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一维相位解缠方法及其拓展至二维数据

则式（6.6）可写为：通过对缠绕相位ψ的差分缠绕值进行积分，即可得到真实相位：由上式可知，如果对于缠绕相位的差分结果进行缠绕运算后再求和，则可以得到干涉图所包含的真实相位。当该解缠思想扩展到二维数据时，行、列方向上相邻像元间的相位差分值不再是独立的，它们之间可以避免一维解缠时出现的错误——因相位不连续而造成的整周跳变。

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气象参数的修正方法

根据以上公式可知，通过气象参数校正法得到大气因素引起的相位值Φatm，需要按照一定规律，等间隔采集观测现场不同时刻的大气湿度、大气干温、大气压强等气象信息。对该组影像分别采用气象参数法、固定点法以及二次曲面拟合法进行大气改正，以对比三者的改正精度。总之，利用大气参数改正法对GBSAR的大气相位进行抑制的效果非常有限，难以满足实践中对形变区域监测精度的要求。图7-3主辅影像干涉图表7.2气象观测数据

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GBSAR子影像集平均影像图与PS点提取方法

GBSAR能够快速采集监测目标区域的雷达影像，通常5~10分钟即可完成一景影像的采集工作。为减少干涉处理数据量，提高计算效率，我们在计算平均影像之前进行了PS候选点的提取。PS候选点提取方法的选择与阈值设定过程，需要与连续影像干涉分析相一致。最后结合平均相位和平均信号强度，将子影像集融合为一景平均复影像图。后续长时间序列之间的干涉计算与形变提取均基于各子影像集的平均影像进行。

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GBSAR监测与数据处理技术

顾及视场角及稳定性，对监测点进行了勘察选址。图11-4滑坡监测系统表11.1为二次监测所采用的参数值。表11.1GBSAR测量参数续表2.GBSAR数据处理采集到的GBSAR数据经过成像处理后，可由1∶5000比例尺地图生成数字三维模型。利用影像的强度信息对GBSAR影像进行时序统计分析。在发生了第一次坍塌之后，从地质和地貌证据中可以认为是稳定的。

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探讨GBSAR监测技术的应用与优化

自1999年由Tarchi等首次利用地基雷达进行坝体结构监测以来，GBSAR干涉测量技术已经在许多领域得到了发展及应用。IBIS系统主要分为IBIS-S和IBIS-L两种型号。S型主要用于对桥梁或高层建筑物的实时监测，能够对建筑主体表面某些形变点目标进行长周期连续观测；L型主要是对大坝、边坡、矿区及冰川等面状形变进行监测分析及预警。

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非连续监测的方法和技术

目前非连续监测情况下的时序分析方法主要存在以下问题：设备平台移动，造成SAR影像失相干。当存在空间断点时，GBSAR平台的稳定性打破，观测原点发生位移时造成SAR影像间不再是零基线。原来连续监测状态下的主辅影像像点不再一一对应，从而无法保证相干性。否则，监测的精力及时间也会遭到极大地浪费，地基雷达的连续观测优势也会受到影响。综上所述，GBSAR监测过程中出现的时空监测断点，极大地限制了GBSAR技术的应用。

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连续监测方法的应用与优势

图3-13IBIS-L监测原理3.连续干涉相位累积IBIS-L是一种连续采样的工作模式，采样间隔一般为5~10min，如前所述，这种连续干涉相位累积的方法同样也可被应用于L型设备的时序监测中。图3-14IBIS-L数据简单处理流程通过分析上述简单处理流程不难发现，目前连续监测情况下的时序分析方法主要存在以下问题：采用单一阈值提取PS点，精度较差。

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多普勒质心差解析

若两幅图像的多普勒质心频率存在差异，将会造成去相干，且频率的差异越大，所造成的去相干越明显。多普勒质心频率的波动加剧了相位的模糊度，并影响影像的信噪比、参考函数或补偿因子的精确性，造成图像位置偏移，无法保证高质量的影像获取。设fD表示多普勒质心的频率，fR表示多普勒调频率。在进行干涉处理时，应尽量选取由零多普勒频率处理后的单视复数影像。

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GBSAR影像的主要特性探析

由于成像方法与空间几何关系上的区别，GBSAR的坐标系统与星载SAR影像坐标系统存在较大差异。图3-7GBSAR二维平面坐标系统的投影方式由于几何视场的关系，地表坡度较陡的区域方位向分辨率的大小大于影像方位向分辨率，且变化幅度与地表坡度大小相关，这一现象称为透视收缩。另外，由于现阶段较为实用的GBSAR系统没有竖直向上的合成孔径，紧靠目标到雷达中心的距离分辨目标。

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GBSAR和TLS数据融合技术在大坝变形监测中的应用

如今TLS已广泛应用于地形测量、滑坡、隧道和建筑物等的变形监测中，效果显著。图9-6激光扫描三维测量原理图本实验旨在研究GBSAR和TLS的数据融合技术，在保留TLS提供目标物表面的DEM基础上，同时融合GBSAR提供的高精度位移图，生成具有交互3D显示效果的三维干涉雷达点云模型，直观且高精度地展示目标物的变形情况，为宏观决策提供有力的技术支撑。该大坝位于长江支流的清江干流上，下距清江河口62km，最大坝高151m，坝顶高程为206m，全长650m。

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高效数据分析：方法与技巧

同时采用前30小时内的形变值做拟合值进行线性回归分析，求出形变方程，后10小时的形变值检验拟合精度，拟合中误差为0.081mm，小于地基合成孔径雷达干涉测量的精度，因此，拟合的线性形变方程是可靠的，可以预测形变值。测量结果也可以评定地基合成孔径雷达干涉测量监测边坡的精度，对于区域形变监测精度约为1.5mm，单点精度为1.7mm。

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探究研究的目的与意义

变形监测又称变形测量或变形观测。对建筑物进行安全监测的主要目的有以下几个方面。如果这种变形在允许的范围之内，则认为是正常现象。如果超过了一定的限度，就会影响建筑物的正常使用，严重的还可能危及建筑物的安全。

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