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。
INSAR技术原理及方案
INSAR沉降监测技术方案简介一．技术方案1.1 主要功能INSAR系统平台集成了功能强大的合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar）影像数据处理系统，整合了多种先进高效的处理算法，并支持用户嵌入开发自主算法模型。
基于并行多线程处理技术，能够快速处理分析海量雷达影像数据。
除了具有传统InSAR算法模型之外，INSAR系统平台还具有以下技术特点：-大气分析技术；-季节性形变分析技术；-非线性形变分析技术；-城市区域PS点层析功能。
- 全图形用户界面；●软件界面全图形化；●处理进度监控管理全图形化；●中间处理结果、报告图形化显示；●最终结果图形化显示输出；- 采用并行多线程处理技术，高效处理分析InSAR数据集；- 高度的兼容性：●跨平台处理系统：支持Windows、Linux和Mac OS；●支持所有在轨SAR传感器数据模式，包括最新发射的ESASentinel, PAL-SAR2等;●兼容其他软件系统文件格式：GAMMA，DORIS，ROI_PAC等；- 工程级别处理精度：●识别区分建筑物和地面上的PS点，区分建筑物形变和地面形变；●精确反演影像采集时间的大气相位图，剔除大气相位残值；●精确反演由温度变化导致的季节性热形变；精确监测非线性形变；对于城市区域或强反射硬目标形变速率监测精度可达3-5毫米。
1.2工作流程雷达影像数据的地面沉降监测服务基于人造多普勒雷达的相位干涉测量技术（InSAR），通过精确测量监测数据集中雷达影像的电磁波相位变化情况，去除大气和噪声干扰，获取地表的真实形变信息。
雷达干涉测量技术自问世以来就被广泛应用于测量和形变监测领域并形成了系统成熟的工程化解决方案，根据监测数据集情况、监测技术手段和测量结果的不同可以将地面沉降监测项目分成3个生产阶段：DInSAR、SBAS-InSAR、PSInSAR。
1.2.1 DInSAR地面沉降监测工作流程在工作启动初期，由于监测数据集影像数量较少，可以采用DInSAR（差分干涉）技术对监测数据进行定性处理分析，快速探测监测区域内形变中心分布情况及其影响范围，粗略估算形变速率及预测发展趋势。
InSAR干涉测量解读
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
一、InSAR概述
InSAR的发展方向
1.组网、编队InSAR 2.高分辨率、大幅宽
3.多极化InSAR
4.双\多（天线）基线InSAR 5.多波段InSAR
6.阵列SAR
7.小型化、轻型化 8.InSAR图像超分辨率
一、InSAR概述
D-InSAR
D-InSAR（Different InSAR，差分干涉）技术是在InSAR的基础上发 展起来的，它以合成孔径雷达复数据提供的相位信息为信息源，可从包含 日标区域地形和形变等信息的一幅或多幅干涉纹图中提取地面目标的微小 形变信息。D-InSAR具有高形变敏感度、高空间分辨率、几乎不受云雨天 气制约和空中遥感等突出的技术优势，因而有人认为它是独特的基于面观 测的空间大地测量新技术，可补充已有的基于点观测的低空间分辨率大地 测量技术如全球定位系统（GPS）、甚长基线干涉（VLBI）和精密水准等， 从而可以揭示出更多的地球物理现象，最终为地球物理学提供一种全新的 动态研究途径。
三、InSAR在摄影测量与遥感中的应用
InSAR生成DEM——SRTM
SRTM(ShuttleRadarTopographyMission)即航天飞机雷达地形 测绘使命。航天地形测绘是指以人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞 机等航天器为工作平台，对地球表面所进行的遥感测量。以往的航 天测绘由于其精度有限，一般只能制作中、小比例尺地图。SRTM则 是美国太空总署（NASA）和国防部国家测绘局（NIMA）以及德国 与意大利航天机构共同合作完成联合测量,由美国发射的“奋进”号 航天飞机上搭载SRTM系统完成。本次测图任务从2000年2月11日开 始至22日结束，共进行了11天总计222小时23分钟的数据采集工作， 获取北纬60度至南纬56度之间总面积超过1.19亿平方公里的雷达影 像数据，覆盖地球80%以上的陆地表面。
合成孔径雷达干涉测量概述
合成孔径雷达干涉测量（I n S A R）简述摘要：本文主要介绍了合成孔径雷达干涉测量技术的发展简史、基本原理、及其3种基本模式，并且对其数据处理的基本步骤进行了概述。
最后，还讲述合成孔径雷达干涉测量的主要应用，并对其未来发展进行了展望。
关键字：合成孔径雷达合成孔径雷达干涉测量微波遥感影像1.发展简史合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）是一种高分辨率的二维成像雷达。
它作为一种全新的对地观测技术，近20年来获得了巨大的发展，现已逐渐成为一种不可缺少的遥感手段。
与传统的可见光、红外遥感技术相比，SAR 具有许多优越性，它属于微波遥感的范畴，可以穿透云层和甚至在一定程度上穿透雨区，而且具有不依赖于太阳作为照射源的特点，使其具有全天候、全天时的观测能力，这是其它任何遥感手段所不能比拟的；微波遥感还能在一定程度上穿透植被，可以提供可见光、红外遥感所得不到的某些新信息。
随着SAR 遥感技术的不断发展与完善，它已经被成功应用于地质、水文、海洋、测绘、环境监测、农业、林业、气象、军事等领域。
L. C. Graham 于1974 年最先提出了合成孔径雷达干涉测量（InSAR ）三维成像的概念，并用于金星测量和月球观察。
后来Zebker、G. Fornaro及A. Pepe等做出了进一步的研究,以解决InSAR 处理系统中有关基线估计、SAR 图像配准、相位解缠及DEM 生成等方面的问题。
自1991 年7 月欧空局发射载有C 波段SAR 的卫星ERS- 1 以来，极大地促进了有关星载SAR 的InSAR 技术研究与应用。
由于有了优质易得的InSAR 数据源，大批欧洲研究者加入到这个领域，亚洲（主要是日本）的一些研究者也开展了这方面的研究。
日本于1992 年2 月发射了JERS- 1，加拿大于1995 年初发射了RADARSAT，特别是1995 年ERS- 2 发射后，ERS- 1 和ERS- 2 的串联运行极大地扩展了利用星载SAR 干涉的机会，为InSAR 技术的研究提供了数据保证。
INSAR技术原理及方案
INSAR技术原理及方案INSAR（Interferometric Synthetic Aperture Radar）技术是一种利用雷达合成孔径雷达（SAR）观测辐射区域的技术。
通过INSAR技术，我们可以从卫星上获取地球表面的形态、地形、地貌和物质变形等信息。
INSAR技术的原理是通过雷达波束发射一串相干连续波，被目标散射回来的波与原始波进行干涉，得到干涉图像。
1.数据采集：通过卫星等平台，采集地球表面的雷达数据。
在INSAR技术中，通常使用相干SAR数据。
2.数据预处理：对采集到的原始数据进行预处理，包括去噪、校正等。
在INSAR技术中，通常会校正数据的地球表面高度差异，以便减小干涉效应。
3.干涉图像生成：通过将两个或多个采集到的SAR数据进行干涉计算，生成干涉图像。
干涉图像呈现了地球表面的相位差信息，可以用于反演地表的物理形态。
4.相位解缠：干涉图像的相位信息通常由于地球表面变形等原因而存在非连续性。
需要对相位图像进行解缠，还原出真实的相位信息。
5.反演物理参数：通过解析干涉图像的相位差信息，可以反演地表的物理形态、地形、地貌以及物质变形等参数。
这些参数可以用于地震地质研究、岩石力学分析等领域。
INSAR技术的原理是基于雷达波的探测原理。
当雷达波遇到地面时，会受到散射反射，并形成回波。
回波的特征包括反射系数、回波幅度和相位等信息。
INSAR技术利用回波的相位信息，通过干涉计算，可以获取地表的相位差信息。
相位差信息反映了地表的高度差异、物体的运动或变形等情况。
INSAR技术的应用非常广泛。
在地震监测和研究方面，可以用于研究地震的震源机制、断层运动以及地下构造等信息。
在地质灾害预警方面，可以用于监测地面的沉降或抬升、岩体的滑坡等情况。
在岩石力学研究中，可以用于分析岩石的应力状态、应变变化等情况。
此外，INSAR技术还可以应用于城市变化监测、水资源调查等领域。
总之，INSAR技术通过利用雷达波的相位信息，在获取地表的形貌、地貌和物质变形等数据方面具有很大的潜力。
【2019年整理】基于INSAR技术的沉降监测
基于永久散射体雷达干涉测量技术的沉降监测一、永久散射体雷达干涉测量技术（PSI）简介合成孔径雷达干涉测量(InSAR)是一种使用微波探测目标的成像技术，可将复图像进行相位干涉和差分处理，从中提取地表移动变形信息，从而对地面沉降变形进行监测。
目前，合成孔径雷达差分干涉测量（D-InSAR）技术作为一种重要的地面沉降监测技术，应用已比较广泛，在进行地表形变监测时，理论上能达到mm级精度。
但其受时间、空间去相关以及大气延迟的影响十分严重：时间的去相关主要是指图像分辨单元内物体在图像获得的时间间隔内散射特性发生变化，从而导致所获得的图像对之间失去相关性；几何去相关性主要是指由于成像卫星观测位置不同而导致接收信号时的入射角的不一致，使得物体在图像分辨单元内发生空间变化而导致的去相关性；此外大气的不均匀所产生的大气相位以及不同成像时期大气的不同延时作用也将破坏所获得干涉相位的精确性。
Ferretti等人在2000年提出了一种称为“永久散射体”（Permanent Scatterer）的新技术，它利用从时间序列的SAR图像集中选取那些保持高相关性的点，利用他们的散射特性在长时间上保持的稳定性，获得可靠的相位信息。
因此，永久散射体干涉测量技术（PSI）应运而生，PSI技术的目的是解决D-InSAR中时间、空间的去相关和大气效应等限制测量精度的问题。
与传统方法比较而言，该技术真正实现了生成m级的DEM和mm 级地表形变监测，所获得的永久散射体(PS)可被用作构成一个“天然”的角反射器网，可以高精度地监测城市沉降、滑坡、地震断层和火山地区等地表形变。
同时，由于PS 点不受时间和空间去相关的影响，使可利用的SAR影像突破了已有的时间和空间基线的极限限制，大大增加了SAR影像的可用数量。
二、作业原理PSI技术的基本原理是利用多景（一般要求大于25景）同一地区的SAR影像，通过统计分析所有影像的幅度信息，查找不受时间、空间基线去相关和大气效应影响的永久散射体。
PSInSAR(永久散射体合成孔径雷达干涉测量)处理流程
通过永久散射体，来校正大气对影像的影像，得到毫米级地表形变
PS 模块介绍
说明： 输出的结果存储在特定的步骤文件夹中，程序在处理执行过程中创建 根目录中有一个 auxiliary.sml 文件，在执行不同步骤时会更新。这个文件包含了处理的所
I
0-Persistent Scatterers
介绍
目的：监控地表的形变 优势：测量精度达到毫米级，经典的干涉测量方法只能到厘米级 说明：参考多个时相的 SAR 图像（至少 20 个），使用专门的时空过滤操作来改进识别和对图 像进一步去除大气影响。 缺点：该模块不能处理 ScanSAR 数据 原理：
SARScape 中 PS InSAR 处理
转载自 https:///summer_dew/article/details/79309255 https:///summer_dew/article/details/79199121 https:///summer_dew/article/details/79200830 https:///summer_dew/article/details/79203512 https:///summer_dew/article/details/79207672 https:///summer_dew/article/tent Scatterers.................................................................................................... 1 介绍........................................................................................................................ 1 PS 模块介绍...........................................................................................................1
PSInSAR(永久散射体合成孔径雷达干涉测量)处理流程
步骤： 1. Connection Graph
找出主影像（可自己指定），其他影像（从属影像）分别与主影像构成两两连接关系， 生成影像对 2. Interferometric Process 为每个影像相对于主影像做干涉，以及产生强度图像 3. Inversion:First Step 反演的第一步。计算出位移、速度等结果（未移除任何大气影响），并找出永久散射体 4. Inversion:Second Step 根据反演第一步所得参数（PS 点），对图像进行大气校正，并计算出位移 5. Geocoding 为所有 PS 结果（位移速度、剩余高度、位移时间序列、kml 与 shp 文件）进行地理编码 （为每个点标记地理位置）
I
0-Persistent Scatterers
介绍
目的：监控地表的形变 优势：测量精度达到毫米级，经典的干涉测量方法只能到厘米级 说明：参考多个时相的 SAR 图像（至少 20 个），使用专门的时空过滤操作来改进识别和对图 像进一步去除大气影响。 缺点：该模块不能处理 ScanSAR 数据 原理：
永久散射体（Persistent Scatterers）： 1. 城市居民点 2. 人造建筑物，如绿色房子、水坝、金属 3. 混凝土特征（如建筑物、管道） 4. 天然的目标：暴露良好的露头岩层
通过永久散射体，来校正大气对影像的影像，得到毫米级地表形变的步骤文件夹中，程序在处理执行过程中创建 根目录中有一个 auxiliary.sml 文件，在执行不同步骤时会更新。这个文件包含了处理的所
1-Connection Graph....................................................................................................... 2 工具详细参数........................................................................................................ 2 输出文件................................................................................................................ 2 目的........................................................................................................................ 2 技术说明................................................................................................................ 3 帮助文档................................................................................................................ 3
合成孔径雷达干涉测量(INSAR)技术原理及应用发展
合成孔径雷达干涉测量（INSAR）技术原理及应用发展合成孔径雷达干涉测量（InSAR）技术近年来得到了较快的发展，这一技术也广泛的应用于国防建设与国民经济建设中。
文章结合作者实际研究，从InSAR 技术的自身优势与发展潜力出发，分析了其基本技术原理，并就InSAR技术在各个领域的实际应用进行了探讨，最后总结了其未来发展。
标签：合成孔径雷达；INSAR；技术原理；应用1 InSAR技术的优势与潜力合成孔径雷达干涉测量技术是近年来发展起来的空间对地观测新技术，这一技术主要是借助于合成孔径雷达SAR朝目标位置发射微波，之后接收目标反射回波，从而获得目标位置成像的SAR复图像对，如果复图像之间有相干条件，SAR复图像对共轭相乘后能够得到干涉图，结合干涉图相位值可以获得两次成像中存在的微波路程差，进而准确获得目标位置的地形地貌等情况。
利用InSAR技术成像的优势在于连续观测能力强、成像分辨率和精度高、覆盖范围较广、技术成本低等，在各个领域的应用也非常广泛，比如说DEM生成、地面沉降监测、火山或地震灾害监测、海洋测绘、国防军事等。
但是InSAR 技术测量的精准度往往会受到大气效应的影响，近年来新提出的散射体PS技术逐渐被越来越多的应用到其干涉处理的过程中，PS技术分析能够在长时间内保持相对稳定的散射体相位变化，即便是难以获得干涉条纹的状况下，也可以获得毫米级的测量精度，在很大程度上提高了干涉测量技术的环境适应能力，这也是这一技术研究过程中的一个重大突破，其拥有非常高的开发应用价值[1]。
2 InSAR技术的基本原理分析合成孔径雷达干涉测量技术是按照复雷达图像的相位值来计算出地面目标空间信息的技术，它的基本思想是：借助两幅天线进行同时成像或者单幅天线间隔一定时间重复成像，进而得到同一位置的复雷达图像对，因为两幅天线和地面目标之间的距离不一致，因此在复雷达图像对同名象点之间出现相位差，进而产生干涉纹图，其中的相位值代表两次成像的相位差测量值，两次成像的相位差和地面目标的空间位置之间的几何关系，结合飞行轨道的具体参数，便能够准确的计算出地面目标的具体坐标，进而让我们获得具有较强精准度的大范围数字高程模型。
PS-InSAR技术在成都市地面形变中的监测应用
PS-lnSAR技术在成都市地面形变中的监测应用薛廉，吴森，唐侨，唐晓玲，汪天寿，匡野(四川省地质工程勘察院，成都610032)摘要：以成都市中心城区及周边区域为例，利用PS-lnSAR技术对2016-2018年间32景升轨Sentinel-1A 数据进行处理，获取地面形变数据，进行时序分析与相干性分析。
结果显示，成都市处于一个西抬东降的格局，年形变速率范围-22.9~26.5mm/y,累积沉降量达到-45~59mm o研究结果表明，最近几年城市化进程的加快和轨道交通建设的快速发展，是导致成都市中心城区部分区域地面沉降的主要原因，另外成都平原的地理位置及地下水分布，对城市部分区域的抬升和沉降也有彩响。
关键词：成都市；地表形变；PS-lnSAR;监测中图分类号：TP79文献标识码：A文章编号：1006-0995-(2019)03-0512-06DOI:10.3969/j.issn.l006-0995.2019.03.033近几年来，随着成都市经济建设的发展，在深入推进新型城镇化建设进程中，城市人口规模不断扩大。
在这一进程中，为了提高城市的人口容纳量及交通承载能力，超高型建筑鳞次栉比，城市轨道交通建设热火朝天，地下空间大量的开采利用不一而足。
这些举措在满足客观需求的同时，也使地表不堪重负出现开裂、塌陷等情况，从一些事故的发生中已经可以窥见端倪：2016年3月6日，双化街发生路面塌陷，2017年6月13日成都大件路路面沉陷大坑。
地面形变严重危害着公共安全，造成的社会影响也极其恶劣。
为了有效监测地面形变并提前预警，比较常见的有水准测量及GPS(Global Position System)测量等监测手段闪。
这些传统监测手段的测量精度虽然可以达到毫米级，体现了极高的精确度，但是它的不足也不容忽视，采样点布置较少、测量的成本较高、测量点并不稳定等缺点冋极大程度上限制了这些手段的运用。
目前，科学技术日新月异，随着遥感技术的进步与应用的加深,使用干涉合成孔径雷达技术InSAR(Interferometric synthetic aperture radar)来对地面的形变进行实时监控已经比较成熟。
《第六章差分干涉DInSAR和相干目标干涉测量》
InSAR基本原理
模糊高度：相位变化2π对应的高程变化
• 模糊高度越小，反演DEM的高程精度越高；模糊高度越大，反演DEM的高程精度越低。 • 模糊高度与垂直基线距成反比：垂直基线距越大，模糊高度越小；垂直基线距越小，模
糊高度越大。但实际上垂直基线距不可能无限大，因为存在极限基线距的限制 • 模糊高度与雷达波长成正比：波长越小，模糊高度越小；波长越大，模糊高度越大
InSAR的作用
获取地形高程信息，DEM； 测量地表微小形变
——火山，地震，滑坡，冰川监测
差分干涉SAR测量（DInSAR）
S
A
R 差 分 干 涉 测 量
平地
地形 地表形变
def
4
d
在InSAR处理基础之上，消除地形相位，获得地 表形变相位信息。
两轨法，外来DEM模拟干涉相位，获得地形相位信息
在DEM和主辅图象轨道参数的支持下，进行干涉相位的模拟。
41
A2 B||
B
A1
α1
α2
A3 B'
R2
1
4
B||
4
Rd
4
B sin(1
1)
4
Rd
2
4
B||
4
B sin( 2
2)
R3
Z
R1
P
三轨法
d
1
B|| B||
2
4
Rd
用“去平地”相位重新表示得
d
f1
B B
f2
张北-尚义地震
About 80% houses in VIII intensity region were destroyed due to their poor quality of constructions, which were mostly made of rubles or adobe walls.
永久散射体雷达干涉技术
振幅信息双阈值法
• 1.振幅阈值法探测PSC（强反射性） • 计算所有像素的时序振幅值，获得振幅阈值：
• 分析各像素在辐射定标且配准后的SAR影像上的振幅时间 2， N T 序列值Ak，如果 minA k 1， 确定为 PSC
k A
m n 1 TA min A k i，j k 1 ， 2， ，N m n i 1 j1
2~4幅影像即可
一般不作平滑处理 突然、形变量大的地表活 动
20~30幅SAR影像
PSInSAR存在的主要问题
• • • • 1.自然地表PS密度低 角反射器成本高，不适合大规模推广 2.大气相位估计精度低 大气相位受水汽、温度、地形等复杂因素 影响，并与基线误差相位、DEM误差相位 耦合，目前没有哪一种方法具有很高的普 适性。 • 3.形变检测性能分析理论尚不成熟。
同名点的选取—卫星轨道参数法
• 假设实际点P，主影像点Pm，从影像点Ps • 1.将主影像头文件中P点的大地坐标（β，L）转换为空间 直角坐标（Xp,Yp,Zp) • 2.根据SAR构像方程：
斜距方程： R P S 多普勒方程：f Dop
2 P 2 P 2
2V SP
2 X Y ZP 椭 球方程： 1 (a h) (b h)2
• 残留相位：
ires ( x, y;Ti ) inl ( x, y;Ti ) ia ( x, y;Ti ) in ( x, y;Ti )
建立PS网络
• 是什么？ • 对每个满足距离条件（水平距离1km以内） 的PS目标建立相位差分联系——观测基线， 基线与PS点构成PS网络。 • 为啥有？ • 1.一定程度上减弱大气延迟相位的影响 • 2.与相关参数差分建模以提取各分量信号 • 怎么用？ • FCN网与TIN网
合成孔径雷达技术介绍
地球动力学应用：InSAR技术在地球动力学方面的应用最令人瞩目，
主要包括以下几个方面
1、地震形变研究，包括同震、震间、震后的机理研究。主要利用InSAR技术获取同 震位移和震后形变，分析由于地震的主震所造成的地表形变，结合形变模型模拟结果， 分析形变场，推算震源参数，解释发震机理，从而分析地震周期及演化过程。
工作流程
在常规D一InSAR技术中，要从包含形变信息 的干涉相位中提取形变信息，需要从千涉相 位中去除地形相位。根据去除地形相位采用 的数据量和处理方法的不同，可将其分为二 轨法、三轨法和四轨法 使用两个雷达图像和一个外部数字高程 模型，称为“ 二轨”方法。 二轨法首先利用一对跨越形变期的SAR 图像进行干涉处理，得到包含形变信息 的干涉相位，然后用观测区域已知的数 字高程模型(DEM)和SAR图像成像参数 反演干涉相位。在“2轨法”差分中， 地形误差对差分相位的影响主要取决于 外部DEM的精度。
合成孔径雷达干涉测量(InSAR) 技术简介
署名
新技术简介及原理
合成孔径雷达干涉测量(InSAR)是一种将合成孔径雷达(SAR)复型雷达数据 中的相位信息提取出来，进行干涉处理以精确确定地球表面三维信息的技 术。是一种新的空间对地观测技术，利用合成孔径雷达(SAR)的相位信息 提取地表三维信息和高程变化信息，可以监测地球表面和冰雪表面的微小 变化，InSAR技术探测地球表面位移变化的精度可达到厘米量级。相对于 传统的空间遥感方式,合成孔径雷达具有全天时、全天候、高分辨率等突出 的优点，不仅是传统空间遥感和摄影测量方法的有效补充，而且开拓了全 新的观测方式和应用领域，成为未来三维测图与区域地形形变监测领域最 具潜力的新技术之一。