地面沉降监测：D-InSAR技术应用

根据式（3.1-8），要得到反映地形信息的干涉相位　φδtopo，应当首先从干涉相位和消除平地相位中的影响，其次从中减去其他各项得到地形相位，再进行相位解缠和相位到高程的转换，将生成的高程信息转换到特定的坐标系统下，生成DEM数据。由于地形形变相位、热噪声相位、大气波动相位以及轨道偏差引起的相位波动，可以通过合理的处理方法来消除或者降低。对于ERS-1/2，其特殊的“串行模式”（Tandem Mode）SAR 数据是生成DEM 的最佳选择。因而，利用InSAR 获取DEM 的数据处理流程可以分为以下步骤（图3.1-4），分述如下。

图3.1-4　InSAR 数据处理流程

1.干涉像对配准

在进行SAR 干涉测量时，SAR 图像必须精配准，从而保证干涉条纹具有良好的相干性。由于两幅图像的数据几乎来自空间的同一位置（星载SAR 复数据，基线长度与天线到地表距离相比很小），两幅图像的相干像元主要的不同在于存在一定的偏移、小范围的拉伸及方位向轻微的旋转。图像配准一般经过粗配准，像元级配准、子像元级配准。影像配准的方法有基于卫星轨道参数的复图像对配准和利用x、y 方向偏移量为变量，以相关系数作为匹配质量评价指标来进行粗匹配和精匹配。经过配准以后的影像对进行复共轭相乘就可以得到干涉纹图。

2.地形相位消除

由干涉相位分析可以发现，要解算反映地形的地形相位，必须消除平地效应和地形的影响。平地效应消除的方法有：① 基于轨道参数和成像区域中心点的大地经纬度计算平地效应；② 根据图像能量计算平地效应；③ 通过测量距离向和方位向的占优势的干涉条纹频率来计算平地相位，然后消除平地效应。此后，根据已有DEM 数据，结合卫星参数模拟地形相位，从干涉相位中减去该相位分量，由此得到差分相位图。

3.相干图生成

相干系数反映了相干性的高低，是指导相位解缠的一个重要指标。类似于幅度影像的相关系数经常用于影像匹配的测度，复影像之间用相干系数来衡量相似程度和干涉纹图的质量。相干性测度可以看作实数影像之间相关系数在复数域的推广。设s1 和s2 为零均值的复高斯随机变量，相干性的测度定义为

相干系数与信噪比（SNR）之间的关系为(www.xing528.com)

即信噪比越高，相干系数越大。实际计算中，同样假设在 N*M 的估值区域内随机过程是平稳历经的，用样本的平均值来估计相干系数的大小：

经过对应像元的相干性估算，得到了反映相干系数的相干图。

4.噪声滤除

选择合理的滤波器来消除因大气波动和造成引起的相位变化。

5.相位解缠

主要是将干涉相位进行解缠，得到能反映地形变化的地形相位。

6.形变值计算和地理编码

利用解缠相位和干涉测量的几何参数，进行差分相位到形变量的转换，将转换后形变量结果转换到特定坐标系下，生成形变图。