InSAR相位解缠算法的分析评价
InSAR相位解缠算法的实验对比研究
遥感信息
ＩＳ ｎ ＡＲ相位解缠算法 的实验对 比研究
刘 志敏 ① ， ～ 张景 发 ①， 罗毅①， 永 生①， 李 刘修 国⑦
（ 中 国地 震 局 地壳 应 力 研 究 所 ， 京 １０ ８ ； 中 国地 质 大 学 （ 汉 ） 息工 程 学 院 ， 汉 ４ ０ ７ ） ① 北 ００５② 武 信 武 ３ ０４
摘要： 相位解缠是 ＩＳ Ｒ处理 中的一个 关键步骤 ， ｎＡ 相位解 缠算 法 的选取 很大程 度上 影响着最 终 的结果 。本 文主要介 绍和 比较 了 ６ 常用的相位解缠算法 ， 种 并选取西藏 当雄地 区的地震 同震 影像进行 实验分析 ， 对解 缠结果
的质 量进 行 评 价 比 较 。 结 果 表 明 ： 计 耗 费 网络 流 算 法 结 果 充 分 顾 及 了相 干 图所 包 含 的信 息 ， 得 了 一个 较 优 的 统 获
② Ｆ ｃ ｌ ｆ Ｉ ｆ ｒ ｔ ｎＥｎ ｉ ｅｒｎ ， ｈ ｎ ｎ ｖ ｒｉ ｆ Ｇ ｏ ｃ ｎ ｅ ， ｈ ｎ ４ ０ ７ ） ａ ｕ ｔ ｏ ｏｍａ ｉ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ Ｃ ｉａＵ ｉ ｅｓｔ ｏ ｅｓｉ ｃｓ Ｗｕ ａ ３ ａ ｐ ｎ ｓ ｃ ｕ ｉ ｌ ｎ Ｉ Ｓ ｓｒ ｃ ： ａ ｅ ｕ ｗｒ ｐ ｉ ｇ ｉ ｒ ｃａ ｎ ＡＲ ｒ ｃ ｓ ｉ ｇ， ｎ ｈ ｕ ｔ ｂ ｅ ｐ ａ ｅｕ ｗｒ ｐ ｉ ｇ ａｇ ｒｔ ｍ ｆ ｅ ｃ ｓ ｔ ｅ ｆ— ｉ ｐ ｏ ｅ ｓｎ ａ ｄ ｔ ｅ ｓ ｉ ｌ ｈ ｓ ｎ ａ ｐｎ ｌ ｏ ｉ ａ ｈ ｉ ｌ ｎ ｅ ｈ ｉ ｎ ｕ
全局 解 ， 解缠结果 的连 续性较好。而且直接处理感 兴趣 的且 数据质 量好 的离散 区域 ， 实现 效率高 ， 以将误 差 限 可 制在 一个 小范 围内， 防止误差的再传递 ， 解缠结果较精确 。 关键词 ： 相位 解缠；ｎ ＡＲ； ＩＳ 统计耗费 网络流 ； 枝切 法
INSAR高精度DEM提取方法及其精度分析
INSAR高精度DEM提取方法及其精度分析朱俊聪【摘要】数字高程模型(DEM)可以传达出所需要的地形、地貌及一些专题信息.因此获取高质量的DEM特别重要.随着科学技术的不断发展,InSAR技术也在不断的更新发展,目前使用InSAR技术提取数字高程模型已经越来越普遍,InSAR技术可以提供,大量、高速、高分辨率的数据.本文从合成孔径雷达干涉测量技术的原理出发,详细的描述InSAR技术获取DEM的技术流程,之后对实验结果进行精度分析,证明InSAR技术提取DEM是可行的,最后分析InSAR提取DEM的误差来源及不足之处.【期刊名称】《软件》【年(卷),期】2018(039)010【总页数】5页(P170-174)【关键词】InSAR技术;DEM;系统误差【作者】朱俊聪【作者单位】昆明理工大学国土资源工程学院,云南昆明 650093【正文语种】中文【中图分类】TP751数字高程模型(DEM)可以表达我们所需要的地形、地貌及一些专题信息。
之后利用DEM制作出研究区域所需要的专题地图。
目前获取DEM的手段包括外业采集，摄影测量和地形图数字化，这些方法都有一个缺陷就是在获取大范围的数据时所需要的周期长无法高效的获取数据。
然而随着科学技术的日益发展，目前可以通过合成孔径雷达干涉测量（INSAR）技术高效的获取高精度数字高程模型（DEM），InSAR技术是利用雷达系统获取同一地区两幅SAR影像所提供的相位信息进行干涉处理，来获取地表的三维信息，可以建立目标地区的数字高程模型。
Insar技术具有不受天气影响，全天候，全天时，高效率，高分辨率等优势。
InSAR如今已大量运用在地形测绘上，比如地表形变的监测、灾害的监测、冰川的运动监测、森林的资源调查监测、农业中的监测和地形的制图等各个领域得到了大范围的使用，然而怎样高效的运用InSAR技术大范围的提取高精度的数字高程模型任然需要不断改进。
本文从InSAR高程测量的原理出发，探讨获取DEM的技术流程，设计出一套InSAR生成DEM的方案，并提出InSAR获取DEM的不足之处[1-4]。
insar数据选择技巧 -回复
insar数据选择技巧-回复INSAR数据选择技巧INSAR（Interferometric Synthetic Aperture Radar，合成孔径雷达干涉）是一种地球观测技术，它通过处理雷达波传播路径差异导致的回波干涉图像，可提供地表形变、地壳运动以及地震活动等方面的信息。
在进行INSAR数据分析之前，需要正确选择适合的数据。
本文将以INSAR数据选择技巧为主题，一步步回答。
一、INSAR数据概述INSAR技术通过采集两组雷达波数据，并分析它们之间的干涉图像，得到目标地区的形变情况。
INSAR数据包括两种关键数据：相位数据和幅度数据。
相位数据用于计算地表形变，而幅度数据用于获取地表物体的外形和表面状况。
因此，在选择INSAR数据时，需要重点考虑获取目标地区形变信息的相位数据。
二、目标地区特性分析在选择INSAR数据之前，首先需要对目标地区进行特性分析，以确定所需要的数据类型和分辨率。
目标地区的地质构造、地表覆盖、地震活动等因素，都会影响INSAR数据的使用效果。
1.地质构造目标地区的地质构造对INSAR数据的解释和分析具有重要影响。
例如，如果目标地区处于构造活跃的地区，地壳运动频繁，那么需要选择时间较短的数据，以便更好地捕捉地表形变。
另外，如果目标地区存在复杂的地壳构造，如断裂带、地块边界等，需要选择高分辨率的INSAR数据，以便更准确地分析形变情况。
2.地表覆盖地表覆盖类型对INSAR数据的选择也有影响。
例如，如果目标地区主要由植被覆盖，那么反射率差异较小，干涉图像可能受限于植被遮挡效应。
在这种情况下，可以选择使用双差技术或融合其他数据源，如光学影像，以提高地表形变的分析精度。
3.地震活动地震活动对INSAR数据的选择和解释具有重要意义。
特别是在研究地震前兆和断层破裂等方面。
因为地震活动通常导致地表形变和地壳运动，选择INSAR数据时应优先考虑对地震活动敏感的数据源。
三、数据源选择选择适合的数据源对INSAR数据分析的精度和结果至关重要。
基于InSAR技术在山地区域DEM提取及精度评定
基于InSAR技术在山地区域DEM提取及精度评定摘要：近年来，随着数字地球、数字中国、数字区域、数字城市等研究在全球的蓬勃展开，DEM为这些数字工程提供着重要的空间数据支持，是其创建和应用的基础。
随着遥感技术的发展，利用遥感影像获取山区DEM在我国测绘工作也已经得到广泛应用。
文章重点就基于InSAR技术在山地区域DEM提取及精度评定进行研究分析，以供参考和借鉴。
关键词：InSAR技术；山地区域；DEM提取；精度评定引言随着科技的进步，航空航天业的发展，InSAR技术成为测绘行业获取地面高程信息的全新手段。
雷达波遥感不同于光学影像遥感，属于主动式遥感，可以提供全天时服务。
另外，雷达波具有穿透性，能透过云层、浓雾、烟尘等，可以提供全天候服务，为光学传感器困难区域填补空白。
InSAR技术的最早应用领域就是数字地面高程提取，后来随着传感器升级，卫星数量增多，该技术在地形测绘、海洋表面状态监测、农作物监测以及地表形变监测等方面得以广泛应用。
雷达数据获取时传感器搭载在飞机上或者卫星上，数据处理的方式和关键技术也会有所差异。
1数字高程模型（DEM）的特点1.1容易以多种形式显示地形信息地形数据经过计算机软件处理后，产生多种比例尺的地形图、纵横断面图和立体图，而常规形图一经制作完成后，比例尺不容易改变，如要改变比例尺或者要绘制其他形式的地形图，则需要人工处理。
1.2精度不会损失常规地图随着时间的推移，图纸将会变形，失掉原有的精度，而DEM采用数字媒介因而能保持精度不变。
另外，人工方法由常规的地图制作其他种类的地图，精度会受到损失。
而由DEM直接输出，精度可得到控制且不会损失。
1.3容易实现自动化、实时化常规地图要增加和修改都必须重复相同的工序，劳动强度大而且周期长，不利于地图的实时更新，而DEM由于是数字形式的，所以增加或改变地形信息只需将修改信息直接输入到计算机，经软件处理后立即可实时化地产生各种地形图。
2基于InSAR技术在山地区域DEM提取第一，数据转换。
InSAR相位解缠算法研究的开题报告
InSAR相位解缠算法研究的开题报告题目：InSAR相位解缠算法研究一、选题背景合成孔径雷达干涉测量（Interferometric Synthetic Aperture Radar，InSAR）技术是近年来快速发展的高精度地表形变监测技术。
InSAR技术是利用卫星在地球运动过程中向地面发射脉冲信号，再将反射回来的信号接收并进行分析处理，由于两次测量观测时间相差很短，因此能够较精确地测量出地面的形变和位移情况。
但在实际应用过程中，InSAR技术的相位解缠问题一直是影响InSAR测量精度和可靠性的一大难题。
因此，在深入研究InSAR相位解缠算法，提高InSAR技术在地表形变监测中的应用价值具有十分重要的现实意义。
二、研究目的本文旨在研究InSAR相位解缠算法，探究其在地表形变监测中的应用。
具体而言，本研究将针对目前常用的两种相位解缠算法（Goldstein算法和Baselines算法），进行详细的理论分析和实验研究，并对比两种算法的优缺点及适用场景，为实际应用提供可靠的算法选择依据。
三、研究内容本文主要研究内容包括以下几个方面：1. InSAR技术基础知识和原理介绍；2. InSAR相位解缠问题的理论分析；3. 目前常用的两种相位解缠算法（Goldstein算法和Baselines算法）的原理、流程和实现方法介绍；4. 对比两种算法的优缺点及适用场景；5. 利用实验数据对两种算法进行验证和评估。
四、研究方法本研究主要采用文献综述法和实验研究法相结合的方法进行。
1. 文献综述法：对相关文献进行梳理、阅读和分析，深入了解InSAR技术和相位解缠问题，并对常用的相位解缠算法进行详细的介绍和分析。
2. 实验研究法：在实验室环境下，利用InSAR技术和实验平台进行实验，得到实验数据，对常用的两种相位解缠算法进行比较和验证。
五、预期成果及意义本研究旨在深入研究InSAR相位解缠算法，为地表形变监测提供更加可靠的技术支持，其预期成果包括：1. 深入理解InSAR技术的基础知识和原理；2. 掌握常用的相位解缠算法，并进行对比和评估；3. 实验数据的采集和处理；4. 通过实验研究，验证和评估常用的相位解缠算法；5. 为实际应用提供可靠的算法选择依据和技术支持。
干涉合成孔径雷达相位解缠技术的研究
干涉合成孔径雷达相位解缠技术的研究干涉合成孔径雷达相位解缠技术的研究引言干涉合成孔径雷达（InSAR）是一种地球观测技术，具有高分辨率、广覆盖性和高潜力的能力。
其中，相位解缠技术是InSAR中至关重要的一环，它能够有效地解决相位模糊问题，提高反演结果的精度。
本文将详细介绍干涉合成孔径雷达相位解缠技术的研究进展，包括相位模糊、相位解缠方法和相位解缠评估等方面的内容。
一、相位模糊问题1.1 相位模糊的定义相位模糊指的是在InSAR测量中，由于多个雷达波束的信号传播路径不同，导致相干SAR图像中的相位信息受到模糊化影响。
这种模糊性使得对地物高程、形变等信息的准确提取变得困难。
1.2 相位模糊的原因相位模糊的原因主要包括多普勒频移、路径长度差和雷达系统参数等因素。
多普勒频移是由于目标运动引起的频率偏移，路径长度差是由于较长的路径导致的相位变化，雷达系统参数则是由于系统噪声、编码误差等引起的。
1.3 相位模糊的影响相位模糊直接影响InSAR的定量测量，使得地物高程、形变等信息的提取困难。
此外，相位模糊还会影响后续处理步骤，如目标识别、场景重建等。
二、相位解缠方法2.1 相位解缠的定义相位解缠是指通过分析多幅相干SAR图像的相位差异，利用相关性或统计方法还原相位模糊，从而获得地物高程、形变等信息的过程。
2.2 基于连续解缠的方法连续解缠方法是相位解缠中常用的一种方法。
其基本思想是通过利用空间连续性，从较好的条件开始解缠，逐步推进到相对较差的条件。
这种方法相对简单，适用于相干性较强的场景。
2.3 基于离散解缠的方法离散解缠方法是相位解缠中常用的另一种方法。
其主要思想是将相位差异建模为离散化的变量，通过最小化相位差异和模型的残差来求解相位模糊。
这种方法对于相干性较差的场景有一定的适用性。
三、相位解缠评估3.1 解缠质量评估指标解缠质量评估是相位解缠中重要的一项工作。
常用的评估指标包括相位噪声、解缠误差、相位一致性等。
地表形变D_InSAR监测方法及关键问题分析
第4期,总第74期国 土 资 源 遥 感No .4,2007 2007年12月15日R E M O TE SEN S IN G FO R LAND &R ESOU RC ESDec .,2007 地表形变D -I nS AR 监测方法及关键问题分析葛大庆,王艳,范景辉,刘圣伟,郭小方,王毅(中国国土资源航空物探遥感中心,北京 100083)摘要:总结和分析了地表形变D -I nS AR 监测的主要方法和当前所面临的主要问题。
针对常规D -I nS AR 技术中大气相位和低相干区域相位解缠,分别介绍了基于Delaunay 三角网的不规则格网解缠方法、累积干涉纹图处理方法(Stacking I nterfer ogram s )、永久性散射体(PS )技术以及角反射器干涉测量(CR -I nS AR )方法,分析了各自的适用条件和优缺点。
此外,对有限数据量条件下低相干区域大气相位校正和相干目标识别等问题进行了重点讨论。
立足于工程应用需要,分别对D -I nS AR 测量地表形变的参数要求、测量结果的精度验证、D -I nS AR 测量值与形变的关系、大区域处理以及形变场时空演变等问题进行了分析和讨论。
关键词:D -I nS AR;地表形变;失相干;大气波动;相干目标中图分类号:TP79:P642.26 文献标识码:A 文章编号:1001-070X (2007)04-0014-09 收稿日期:2007-08-20;修订日期:2007-08-30 基金项目:中国地质调查局计划项目(编号:1212010560705,1212010540905),欧空局CAT -1项目(编号:3863)联合资助。
0 引言自20世纪90年代初起,合成孔径雷达干涉测量(I nS AR )技术就开始在全球及区域性地形测图、大尺度地表形变监测中得到广泛的研究和应用。
与可见光遥感相比较,I nS AR 实现了遥感技术对地表变化的几何测量,能够定量化研究自然环境的活动变化状况,是传统遥感技术和测量手段的有益补充。
InSAR干涉图的相位关系分析
( x , y) , E( x - dsinβ, y + dcosβ) , 则 ( x - dsinβ) 2 +
( y + dcosβ) 2 + d2 = x2 + y2
y = xtagβ- d
z = y = xtagβ- d
(6)
考察式 (3) 的变化 ,分为以下 3 种情况 。
①上 、下坡
若 d 不变 , z = y = xtagβ- d
收稿日期 :2001 - 01 - 05 作者简介 :马得保 (1964 - ) ,男 ,安徽霍邱人 ,信息工程大学博士 ,主要研究方向为 SAR 技术 。
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
图 5 的左侧是能量图 ,右侧是其对应的干涉相 位 。从此图可以看出干涉相位的变化循环过程的 纹理与能量图的纹理有某种内在关系 (当然 ,内在 关系与其它各种因素有关) 。我们把能量图与对应 的干涉相位图进行迭加 , 如图 6 。由此图可以看 出 ,干涉相位图的纹理变化与能量图的纹理变化基 本吻合 。结合地形图 7 ,我们可以得出 :
形特征比较明显区域的干涉相位变化循环情况 ,从 而说明了干涉相位变化和能量图 、地形图之间的某 种关系 ,但对地形变化比较复杂区域的干涉相位变 化关系没有做较细致的讨论 ,卫星两天线位置与相 位变化的关系等还有待进一步研究 。
时序InSAR的误差分析及应用研究
时序InSAR的误差分析及应用研究一、本文概述随着遥感技术的飞速发展，干涉合成孔径雷达（InSAR）技术在地形测绘、地表形变监测、地质灾害预警等领域得到了广泛应用。
时序InSAR技术作为InSAR技术的重要分支，通过获取同一地区的多时相SAR影像，能够实现对地表微小形变的长时间序列监测，为地球科学研究和社会经济发展提供了有力支持。
然而，时序InSAR技术在应用过程中受到多种误差源的影响，导致监测结果的精度和可靠性受到一定程度的影响。
因此，对时序InSAR技术的误差进行深入分析，并研究相应的误差校正方法，对于提高时序InSAR技术的监测精度和应用效果具有重要意义。
本文旨在全面分析时序InSAR技术的误差来源和特性，探讨误差校正方法，并研究时序InSAR技术在不同领域的应用案例。
文章将介绍时序InSAR技术的基本原理和流程，分析其在不同应用领域的优势和局限性。
然后，文章将重点讨论时序InSAR技术中常见的误差类型，包括大气误差、轨道误差、地形误差等，并分析这些误差对监测结果的影响机制。
在此基础上，文章将探讨误差校正方法，包括大气校正、轨道优化、地形模型改进等，以提高时序InSAR技术的监测精度。
文章将通过实际案例研究，展示时序InSAR技术在不同领域的应用效果，为相关领域的研究和实践提供参考和借鉴。
二、时序InSAR基本原理时序InSAR（Interferometric Synthetic Aperture Radar）技术是一种基于合成孔径雷达（SAR）干涉测量的地表形变监测技术。
它通过对同一地区的多期SAR影像进行干涉处理，提取出地表相位信息，进而反演出地表的三维形变。
时序InSAR技术的基本原理涉及SAR成像原理、干涉测量原理以及地表形变反演方法。
SAR成像原理是时序InSAR技术的基础。
SAR系统通过向目标区域发射微波信号并接收其回波，实现对地表的高分辨率成像。
SAR影像具有全天候、全天时的工作能力，可以获取大范围地表的高精度信息。
InSAR相位解缠方法应用比较
网络单纯性算法等［ 。 ３ ］
３ 相位解缠 比较实验
３ １ 数 据准 备 ．
分路 径 ， 防止 误 差 沿 积 分 路 径 传 递 。但 当枝 切 线 设 置 不 正 确 时 ， 造 成 错 误 的 的跳 跃 ， 致 误 会 导
Ｈ． Ｚ ｂ ｅｍ ，Ｓ Ａ ｅ ｋ ｒ Ｎ．Ｍ ａ ｓｎ， ．Ｍａ ｔ ，ｅ ｌ ９ ２ ｄｅ Ｊ ｒｉ ｔ ９ ．Ｔｈ ｎ ａ１ ｅ
， Ｐ ＡＲ Ｉ ｔｒｅ １ Ｓ ｎ ｅ ｆ ｍｍｅｒ ａ ａ Ｔ ｐ ｇ ａ ｈ ｃ ｔｉ Ｒ ｄ ｒ ｏ ｏ ｒ ｐ ｉ Ｍａ ｐ ｎ ｎ ｃ ｐ ｉｇ Ｉ －
位解 缠 方法 。
相位 的导 数 之 间 的差 异 。 目前 最 小 费 用 流 问 题 的 主要 算 法有原 始一 偶 算 法 、 疵算 法 、 弛算 法 和 对 瑕 松
Ｇ ｌ ｔｎ 切 法 通 过 识 别 正 负 残 差 点 ， ｏｄ ｅ 枝 ｓｉ 并 连接邻 近 的残 差 点 对 或 多个 残差 点 ， 现残 差 实
本 文 共使用 了 四组数 据 ， 具体 参数 见表 １ 。
１ ４
现
代
测
绘
第 ３ 卷 ４Leabharlann 缠 影像 ， 因此在 四组 实 验 中该 方 法 的解 缠 精 度 均 为 最差 ， 但运 行速 度 比较快 。 加 权 多 网格 法 引 入 了 权 重 概 念 ， 制 误 差 传 限 递 ， 高解 缠 精 度 ， 三 种 组 实 验 中该 方 法 的解 缠 提 有 精 度都 达 到 了量 级 ， 但从 图 ７及 表 ４可分 析 出 ， 干 相 性 的好 坏 对 于该 方 法 的解 缠 精 度 影 响很 大 。缺 点
InSAR相位解缠算法的分析与评价
InSAR相位解缠算法的分析与评价
季灵运;王庆良;杨成生;郝明
【期刊名称】《测绘工程》
【年(卷),期】2008(017)005
【摘要】相位解缠是合成孔径雷达干涉测量中的一个关键步骤,是主要的误差源之一,同时也是研究InSAR的一个重点和难点.相位解缠算法的选取对InSAR最终的成果(DEM或者形变量)有很大的影响.文中选取常用的Gold-stein枝切算法、预解共轭梯度法(PCG)以及最为流行的统计费用网络流算法(Snaphu),对西安地区的实例数据进行解缠运算,采用不同的评价标准对解缠结果的质量进行评价比较,并给出各自解缠算法的特点和适用情况,最后对相位解缠算法的未来发展方向进行展望.【总页数】4页(P12-15)
【作者】季灵运;王庆良;杨成生;郝明
【作者单位】中国地震局第二监测中心,陕西,西安,710054;中国地震局第二监测中心,陕西,西安,710054;长安大学,地质工程与测绘学院,陕西,西安,710054;中国地震局第二监测中心,陕西,西安,710054
【正文语种】中文
【中图分类】P237
【相关文献】
1.基于聚类分析多通道InSAR联合相位解缠算法 [J], 薛永娇;禹卫东
2.InSAR相位解缠算法的分析评价 [J], 曹振坦;刘国林;郝华东
3.InSAR加权迭代贪婪算法相位解缠及性能分析 [J], 彭石宝;袁俊泉;向家彬
4.InSAR 相位解缠算法在矿区沉降监测中的对比与分析 [J], 王志勇;孟庆颖
5.相位分块与拟合法结合的InSAR相位解缠算法 [J], 马靓婷; 卢小平; 余振宝因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
相位解缠
相位解馋
如方程y=a+bi与y=csinx其中b不等于c，复数方程只是一种综合的表达式表达波的传播规律。
因为我们得到只有一个周期内的相位差，差多少个周期是一个问题。
这就类似于GPS的相位解馋的问题，我们需要计算出相差了多少个2pi从而得到真正相位差。
但是INSAR受到很多误差的影响，由于平地效应的存在我们在进行形变测量的时候，需要对平地效应进行去除更加直观的反应高程信息，使干涉条纹稀疏，清晰以便后续解馋。
但还有一些其他的问题比如大气的变化会干扰到高程差的获取，还有某个地区可能发生了沉降也会影响我们得到的高程信息的精度，我们也可以根据已知的高程信息来求得沉降变化。
还有时间上的失相干性等。
相位解缠算法研究
一、引言合成孔径雷达干涉测量技术（synthetic aperture radar interferometry, InASR）将合成孔径雷达成像技术与干涉测量技术成功地进行了结合，利用传感器高度、雷达波长、波束视向及天线基线距之间的几何关系，可以精确的测量出图像上每一点的三维位置和变化信息。
合成孔径雷达干涉测量技术是正在发展中的极具潜力的微波遥感新技术，其诞生至今已近30年。
起初它主要应用于生成数字高程模型(DEM)和制图，后来很快被扩展为差分干涉技术( differential InSAR , DInSAR)并应用于测量微小的地表形变，它已在研究地震形变、火山运动、冰川漂移、城市沉降以及山体滑坡等方面表现出极好的前景。
特别，DInSAR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，它是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。
尤其InSAR在地球动力学方面的研究最令人瞩目。
二维相位解缠是InSAR 数据处理流程中重要步骤之一，也是主要误差来源，无论是获取数字高程模型还是获取地表形变信息，其精确程度都高度依赖于有效的相位解缠。
因此，本人在课程期间对相位解缠的相关文献进行了阅读。
二、InSAR基本原理用两副雷达天线代替两个光源1S ，2S ，对地面发射相干信号，将得到类似的条纹图。
因为雷达信号与光线本质上都是电磁波，所以只要保证雷达天线载具运行轨道的稳定，那么两个信号到达地面上某一点处的路程差是确定的，只与该点在地面上的位置有关。
在 InSAR 干涉测量中有两种模式，一种是在载具（卫星或飞机）上搭载一具天线，而载具两次通过不同轨道航线飞经目标地域上空，此种称之为单天线双航过模式；另一种在载具上搭载两副天线，只飞经目标地域上空一次，此种方式称之为双天线单航过模式。
基于质量引导的InSAR快速相位解缠方法
基于质量引导的InSAR快速相位解缠方法蒋留兵;肖志涛;车俐;赵纪奎【摘要】针对处理大型InSAR相位数据,由于传统质量引导的相位解缠方法在解缠过程中要进行大量的排序操作,其解缠效率非常低,提出一种索引分段堆排序相位解缠方法.通过结合传统质量图的优点,将QPDVC作为质量图,并利用索引分段堆排序法将大型相位数据分成多个小堆,从而节省了堆排序过程中调整为最小堆的时间.与传统方法相比,提高了解缠精度和效率.最后,通过相关实验数据仿真证明了该方法的高效性和可行性.%The traditional quality guide phase unwrapping method is unefficient because of a great deal of sort operations in the process of phase unwrapping, especially for large InSAR phase data. This paper proposes a method of index fragmentation heap sort wrapped phase unwrapping. This method puts QPDVC as quality figure in order to combine with the advantages of traditional quality figure, and uses the index fragmentation heap sort to divide large phase data into some small heaps, saving the time of adjusting to mimimum heap in sort process. Compared with traditional methods, this method improves the unwrapping accuracy and efficiency. Finally, the simulation results show that the method is effective and feasible.【期刊名称】《计算机工程与应用》【年(卷),期】2018(054)003【总页数】6页(P222-226,270)【关键词】干涉合成孔径雷达(InSAR);相位解缠;质量图;索引分段堆排序【作者】蒋留兵;肖志涛;车俐;赵纪奎【作者单位】桂林电子科技大学信息与通信学院,广西桂林 541004;桂林电子科技大学广西无线宽带通信与信号处理重点实验室,广西桂林 541004;桂林电子科技大学信息与通信学院,广西桂林 541004;桂林电子科技大学信息与通信学院,广西桂林 541004;桂林电子科技大学广西无线宽带通信与信号处理重点实验室,广西桂林541004;桂林电子科技大学信息与通信学院,广西桂林 541004【正文语种】中文【中图分类】TP181 引言干涉合成孔径雷达（InSAR）是测量地表形变和三维信息的一项技术[1-2]，其关键步骤是要得到由两幅或多幅相干复图像衍生出的真实相位信息。
InSAR最小范数法解缠算法
InSAR 最小范数法解缠算法理想情况下解缠相位梯度等于缠绕相位梯度的假设，相位解缠可以看成一个优化问题。
最小范数法将相位解缠问题转化为数学上的最小范数问题，目前使用最广泛的是最小二乘法，最小二乘法是一种广泛使用的优化方法，有无权和加权两种形式。
无权形势下，相位解缠是求取一个平滑的解缠相位。
就是求解一个Neumann 件下的Poisson 方程。
可以通过离散余弦变换DCT 、离散傅里叶变换FFT 或无权多级格网法来有效的解决。
由于干涉图上各像素点相关系数差别较大，存在相位的不连续，因此无权最小二乘虽然获得了平滑的相位解缠曲面，但造成局部的噪声在最小均方意义下的全局传播而产生与真实相位值偏差较大的解。
加权最小二乘法可以在一定程度上弥补无权最小二乘法的这一缺陷。
例如共轭梯度法使用的权系数是经过二值化的质量图，将干涉图中由于残余点的存在而破坏的区域赋予零权，阻止它们对相位解缠的破坏。
不带权的最小二乘法相位解缠又分为基于基本迭代法的最小二乘相位解缠、无权多极格网法、基于FFT/DCT 的最小二乘相位解缠、基于误差方程的最小二乘相位解缠。
加权最小二乘法包括picard 算法、PCG 算法、加权多级格网法。
4.2.1无权最小二乘法（1）基本迭代法基本迭代法有3种，第一种是。
ω-Jacobi 迭代法，第二种是Gauss-Seidel 迭代法，第三种是SOR 法，其迭代公式分别如下：1）ω-Jacobi1,,1,1,,1,1,(1)()/4k k k k k k i j i j i j i j i j i j i j φωφωφφφφρ++-+-=-++++-2）Gauss-Seidel111,1,1,,1,1,()/4k k k k k i j i j i j i j i j i j φφφφφρ++++-+-=+++-3）SOR111,,1,1,,1,1,(1)()/4k k k k k k i j i j i j i j i j i j i j φωφωφφφφρ++++-+-=-++++-在每个松弛迭代中，SOR 法的计算量与ω-Jacobi 迭代法与Gauss-seidel 迭代法相当。
非病态InSAR相位解缠时代来临
非病态InSAR相位解缠时代来临“InSAR数据爆炸时代对空间数据处理和服务要求与日俱增，意味着更加精细化、标准化的数据产品。
但是一切似乎看起来并不容易，很难整合SAR数据源、开发处理算法门槛高、计算基础设施条件差……”非病态insar相位解缠到底什么？作为InSAR信号处理中的核心步骤，长期以来相位解缠绕技术一直受困于其病态性: 1）相位连续性假设要求被观测场景缓慢连续变化；2）最优化模型属于NP-hard问题。
非病态InSAR相位解缠处理是大数据和人工智能方法驱动的先进遥感数据解释方法，同时基于GPU和多核处理的并行硬件架构下的数据处理，它是整个InSAR技术处理链条中的关键。
图1：非病态insar相位解缠数据模式数据驱动解决InSAR病态解缠绕在过去几年中，SAR的数量已增长到9PB，来自Sentinel-1卫星数据近7PB。
随着后续NISAR以及ROSE-L的推出，仅NISAR这一数据量预计将以每天约86TB速度增长。
随着越来越多的SAR卫星升空，InSAR数据处理模式开始发生本质转变。
图2：InSAR数据爆炸时代的数据服务模式传统InSAR技术处理中需要加入人为经验才能得到好的结果，而这个人为经验往往只对特定的区域有效。
如在高山区域需要多次迭代调整参数，而这些参数对于新采集数据加入计算时并不是都能确定下来的。
InSAR病态性问题由来已久，在可预见的SAR数据大爆炸背景下，机器学习与AI算法为解决InSAR病态问题提供了必要的条件，而非病态InSAR相位解缠处理就是其中重要的一环。
图3：InSAR技术在各维度发展非病态InSAR相位解缠如何处理利用深度卷积神经网络（DCNN）强大的数据驱动和自主学习能力，应用三种不同网络架构（单基线条件下估计相位梯度（PGNet）、单基线条件下最优枝切线连接（BCNet）、多基线条件下截距项聚类（CANet））的DCNN来解决单基线相位解缠无法突破相位连续性假设和优化准则过分依赖人为经验，以及多基线相位解缠CRT算法噪声鲁棒性差等问题。
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显 的干 涉条 纹 。图 ２为其相 干 系数 图。
分 别使 用基 于 路径 跟踪 的 Ｇ ｌｓｅｎ枝 切 法 、 ｏｄｔｉ 质 量 引导 的掩膜 割 线 法 、 量 引 导 的路 径跟 踪 法 、 质 Ｆ ｙ ｎ最 小不 连续 法 ； 于 最 小 范 数 的最 小 Ｌ ｌｎ 基 ｐ范 数 法 、 权 多 网格 法 、 权 多 网格 法 和基 于 网络 规 无 加
法 进行深 入研 究和 比较具 有重要 的意 义 。
１ 相位 解 缠 算 法
１ １ 路径 跟踪 的相位解 缠算 法 ．
路 径 跟 踪算 法 的基 本 策 略是 将可 能 的误 差 传 递 限制 在 噪声 区 ， 过选 择 合 适 的积 分 路 径 ， 绝 通 隔 噪声 区 ， 阻止相位 误差 的全程 传递 。它或是 通 过识
摘 要 ： 位 解缠是合 成孔 径 雷达 干 涉 测量技 术 （ｎ Ａ 数据 处理 过程 中的 关键 步骤 ， 相 Ｉ Ｓ Ｒ）
相位 解缠 算法 的选取 关 系到 ＩＳ ｎ ＡＲ 最终成 果数 字方程 模 型 （ Ｍ） 者形 变量 的精 度 。介 绍 ＤＥ 或 了相 位解 缠的基 本原 理 ， 用基 于路 径 跟踪 、 小范数和 网络 流思 想的 ８ 解缠 算法 对加拿 大 利 最 种
魁 北 克地 区合成 孔径 雷达 （ ＡＲ） 涉图进行 相位 解 缠 ， 过 不 同的评 价 指 标对 解 缠 结果进 行 Ｓ 干 通
了评 价 比较 。 实验 结果表 明 ： ｌｎ Ｆ ｙ ｎ最 小不连 续法 、 小 Ｌ 最 ｐ范数 法和 Ｓ ａ ｈ ｎ ｐ ｕ网络 流 法具有较
好 的稳定 性和 适应性 。
关键词 ： ｎ ＡＲ； ＩＳ 相位 解缠 ； 法评价 算 中 图分 类 号 ： ＴＮ９ ８ ５ 文 献标 志码 ： Ａ 文章编 号 ： ０ ８９ ６ （０ １ ０ —０ ２０ １ ０ —２ ８ ２ １ ） ６０ ３ —５
０ 引 言
合成孑 径雷 达 干 涉 测量 技 术 （ｎ ＡＲ） 以合 Ｌ ＩＳ 是 成孔 径雷 达复数 据 提 取 的相 位 信 息为 信 息 源 获取
到 如 图 １所示 的 干涉 图 （ ５ ×１ ０像 素 ） 从 中 可 １０ ５ ， 以看 出干涉 图大部 分 区域 的数据 质量较 好 ， 有 明 具
最小 二 乘 相位 解 缠 算 法 分 为无 权 重 和加 权 两
类 ， 中无 权 重 的最 小 二 乘 方 法有 基 本 迭 代 法 （ 一 其 ∞
ＩＳ Ｒ 相位 解 缠 算 法 的分 析 评价 ｎＡ
曹振 坦 刘 国林 郝 华 东 ， ，
（ ． 东 科 技 大 学 测 绘科 学 与工 程学 院 ， 东 青 岛 ２６ １ ； １山 山 ６ ５ ０ ２舟 山市 质 量 技 术 监 督 检 测 院 计 量 检 定 测 试 中 心 ， 江 舟 山 ３ ６２ ） ． 浙
到加 权多 网格法 的不 连续 点数 目较 多 ， 这是 由算法
无法 处理“ 孤立 峰 值 区” 成 的。对 于 基 于 网络规 造 划 的 Ｓ ａｈ ｎ ｐ ｕ网络 流算 法 来 说 ， 不 连 续点 数 目的 其 大小 位于 其它 两类算 法 的 中间 ， 明该 算法 解缠 质 说
量较 好 。
２ｅ ） 值
采 用 ３个评 价指标 对 解缠 结果 进行定 量 分析 ，
即不 连续 点数 数 目、 值 和解 缠 重缠 绕结 果 与 原始 ｅ
评 价解缠 质量 的 ｓ 表达 式如下 值
Ｍ ２ Ｎ一 １
缠绕 相 位 的差值 这 ３ 指 标 。不连 续点 数 目越少 ， 个
解缠 技术作 为 ＩＳ ｎ ＡＲ技术 中的关 键 步骤 ， ２ 自 ０世 纪７ Ｏ年代 以来 ， 就一 直 是研 究 的 热点 。一 切将 相 位 由主值 恢复到 真值 的方法 统称 为相 位解缠 技术 。 由于从 ＩＳ ｎ ＡＲ干涉 图 中得 到 的相位 是真实 相 位 的 主值 部分 ， 取 值 范 围 在 （ 兀 ＋７ 之 间 ； 得 到 其 一 ， ｒ ） 要 真 实相位 必 须 在 这 个 值 的 基 础 上 加 上 ２ｃ 的整 数 ７ 倍 。这样 的过 程 就是 相位 解 缠过 程 ＿ 。 由于 相位 ２ ］
位 解缠 算法 。此外 ， 基于 贝叶斯估 计 、 遗传 算法 、 卡 尔曼滤 波法 、 瞬时频 率估 计等理 论 的解缠算 法也 相
继 被 提 出 ［７。 ４１ －
解缠 后 的相 位差 直 接 关 系 到 Ｄ Ｍ 信 息 和形 变 量 Ｅ
信 息提取 的准 确性 和 精 确性 ， 此 ， 相 位 解 缠方 因 对
为准则 来建 立 拟 合 函数 ， 求解 相 位 解 缠 的估计 值 。
目标 函数表 示 为
Ｍ ２ Ｎ一 １
Ｊ ＝ｅ一∑ ∑ ｝ 一 ， ｉｌ ， ， ＋ 斗 一△
ｌ ０ Ｊ ＝ ０ 一
根 据算 法所采 用 的 网络 不 同 ， 以将 算法 分为 可 基 于规则 网络 的最小 费用 流 算 法 和基 于不规 则 网
相位 解缠算 法 通常基 于 以下 假设 ： 相邻像 素 间 的相 位差 的绝 对值 都 小 于 丌 在 理想 情 况 下 ， ． 进行 相 位解缠 是很 简单 的 ， 过提取 水平 向和垂 直 向的 通
别残 差点 ， 设置 正确 的枝 切线 阻止 积分 路 径 穿 过 ； 或在 相位 质 量 图 的 帮 助 下 ， 高 质量 数 据 开 始 积 从
量 引导 法 、 掩膜 割线 法 、 小不 连续 法 、 最 区域 生长 法
等。 １ ２ 最 小 范 数 法 ．
与 缠绕 相位 的导 数 之 间 的差 异 。它将 解 缠 问题 转 化 为求解 最 小费用 流 的 网络 优化 问题 ， 借助成 熟 的
与路径 跟 踪法不 同的是 ， 最小 范数 法将 相位 解 缠 问题 转化 为数 学上 的最 小范 数 问题 ， 以缠 绕相 位
的离 散偏微 分 与解 缠 相 位 的 离 散偏 微 分 的差 最 小
网络流算 法 ， 以大 大 提 高算 法 的运 行效 率 ， 时 可 同
保 证算法 的精 度 。该 算 法 的关键 在 于如 何将 相 位 解 缠算 法 中的最 小化 问题 转 化 为求 解 最 小 费用 流
的问题 ， 缺点 是权 重 的确定需 要 近一步 优化 。
差点 ， 算法 稳定 性 好 ， 由于 它 们是 穿 过 而 不 是 绕 但 过 残 差点 ， 很容 易导 致误 差传 递 。 目前使 用 较为 广泛 的是最 小 二乘法 ， 即利用 最 小 二乘 法逼 近 已知 的水 平 方 向 和垂 直 方 向 的相 位
差 来 进 行 相位 解 缠 ， 它是 最 小 Ｌ ｐ范 数 法 在 户 一２
Ｍ ｌ Ｎ－ ２ －
∑ ∑ Ｊ． 一 一△ Ｊ － ｊ
ｌ ０ Ｊ＝ ０ 一
（ １ ）
络 的 最 小 费 用 流 算 法 。本 文 选 用 的 该 类 算 法 是
ｃ Ｗ ． ｈ ｎ结合 其博 士 论 文 所 实 现 的一 个 基 于统 ． Ｃｅ 计 费用 网络 流算法 的解 缠软 件 Ｓ ａ ｈ 。 ｎ ｐ ｕ ］
基金 项 目 ： 家 自然 科 学 基 金 （Ｏ ７ （ １ ； 岛 （ ） 绘 技 术 国 家测 绘 重 点 实 验 室 资 助 项 目（０ ０ １ 国 ４８ ４） ） 海 （ ］ 礁 测 ２ １ Ａ０ ） 联 系 人 ：曹 振 坦 Ｅｍａｌ ａ ｚ １８ ＠ １ ８ ｃｒ － ｉ ｎｉ ９ ６ ６．ｏ ：ｔ 一 ｎ
分。
相 位偏 导数 ， 再沿 水 平 向 和垂 直 向 积分 ， 可 以恢 就
复相位 的真 实 值 。实 际上 ， 载或 星 载 干涉 ｓ 机 ＡＲ
数据 不可避 免地 存在 着 由地 形起 伏 引 起 的顶 底 位
路径跟踪算 法是 一种 局部算 法 ， 其优 点是 可 以
收 稿 日期 ：２ １ －７ ２ ０ １０ —Ｏ
图 ２ 相 干 系 数 图
・ ３３ ・
于基 于路 径跟 踪 的算法 ； 是 由于权 重 的选择 等原 但 因 ， ４种方 法在 噪声 较 大的 区域解 缠效 果不 是很 这 理想 ， 得解 缠 图 中的蓝 色 区域 有所 扩大 。对 于基 使 于 网络 规划 的 Ｓ ａ ｈ ｎ ｐ ｕ网 络 流算 法 来说 ， 缠 结 果 解 连续 性 较好 ， 比较 稳定 ， 缠较平 滑 。 解
针 对 以上情况 ， 过去 ３ Ｏ多年 来 ， 内外 学者提 国 出 了大 量 的相 位 解缠 算 法 ， 纳起 来 ， 以划 分 为 归 可 三类 ：）基 于路 径 跟 踪 的相 位解 缠 算 法 ； ）基 于 １ ２ 最小范 数 的相位 解 缠 算 法 ； ）基 于 网络 规 划 的 相 ３
Ｊ ｃ ｂ 迭代 法 、 斯 塞 德 尔 迭代 法 等） 基 于 Ｆ Ｔ ｏａｉ 高 、 Ｆ ／
ＤＣ 的最小二 乘 法 、 权重 的多 网格 算法 等 ； 权 Ｔ 无 加 的最 小 二 乘 方 法 有 Ｐｃｒ ｉ ｄ迭 代 法 、 ａ 加权 多 网 格 算 法、 预解共 轭梯 度法 （ Ｃ 等 。 Ｐ Ｇ）
式 中 ： ，为 解缠 相位 函数 ； ， △ ， ， 和 分别 为方 位
向和 距 离 向 的缠 绕 相 位 梯 度 ， ｅ 小 时 即可 求 当 最
出解 缠相位 。
２ 相 位 解 缠 算 法 的实 验 分 析
２ １ 实 验 结 果 ．
最 小范 数 法是一 种 全局算 法 ， 它不 需要 识别 残
・
３ ・ ２
ＧＮＳ ｏｌ ｆＣｈｎ ／ ０ １ ６ ＳＷ ｒｄｏ ｉａ ２ １ ．
隔绝相位不 连续 点 ， 阻止局 部 相位 误差 在 整个 积 分
兼 顾算法 精 度 、 度 及 可 靠性 等 问题 ， 得实 际应 速 使 用 中很难 确定 最佳 算法 。为 此 ， 多研究 者考 虑将 很 以上两 种 不 同算 法 相 结合 。１ ９ ９ ６年 Ｃ ｓａ ｔ ｉ ｏ ｔｎｉ 提 ｎ 出了基 于 网络 规划 的相 位解缠 算法 ， 较好 地解 决 了 以上 问题 ， 因此 ， 来越 受到 人们 的关注 ， 越 许多 人提