基于小波滤波的小基线集干涉技术的地面沉降监测

Time: 2019-11-30  admin    

        时序InSAR技术是常规InSAR技术的进一步发展。时序 InSAR技术的提出主要是为了解决长时间序列(或间隔)SAR 干涉分析过程中,干涉相位的轨道误差、大气延迟、地形误差等因素造成的低相干性问题。常见的时序InSAR技术可以概括为三大类:即相位叠加(stacking)技术、永久散射体(PS-InSAR)技术以及小基线集(SBAS)技术。为了更好地解决已有时序InSAR技术在干涉相位分解过程中噪声虑除和常规滤波存在的问题,基于小波变换在时间序列信号分析处理方面的优势,以及小波滤波方法在噪声抑制和消除方面的突出能力,通过将小波滤波方法引入常规小基线集干涉处理流程,发展了基于小波分析的小基线集时序 InSAR 方法,称为 Wavelet based SBAS 方法,简称为 WB-SBAS 方法。WB-SBAS干涉测量处理方法中,干涉图的生成采用标准化干涉处理流程。对小基线集干涉技术的改进主要集中在干涉图生成以后的处理过程,包括相干点选取、相位解缠、轨道误差估计、大气延迟校正、线性速率估计等步骤。

        WB-SBAS方法充分利用了小波分析在科学研究和工程应用方面的优势,特别是在 InSAR时间序列信号处理方面的潜力。主要体现在:1)鉴定稳定像元过程中对复干涉相位的估算和去除,并且是在全分辨率下进行处理;2)构建小波滤波器用于 DEM 误差、轨道误差和与地形相关的大气延迟成分的去除;3)基于连续小波变换的时域滤波方案用于残留大气延迟成分的去除和干涉形变时间序列滤波,防止低频成分的损失和数据压缩等。

        基于时序 SAR干涉测量技术的城市地表形变监测一直以来都是国内外环境地质领域的研究热点。本研究采用WB-SBAS技术获取了北京平原区2003~2013年地面沉降监测结果。选用数据为2003年~2010年的ASAR数据和2010~2013年的TerraSAR-X数据,经过差分干涉、解缠处理和时序反演后,对两个数据集得到的时间序列进行融合,得到2003~2013年完整时间序列的沉降结果(图1)。

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图1. 2003~2013年北京平原区地面沉降分布时变结果图

        通过同期水准观测数据检验表明,两种观测手段标准差小于6 mm/a,相关系数超过0.8(图2), 表明综合WB-SBAS干涉测量方法和InSAR时间序列融合方法,能够获得高精度的区域地表形变信息。

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图2 InSAR 获取的年均沉降速率与地面水准观测结果

代表性成果

Gao, M. (高明亮).; Gong, H.(宫辉力); Chen, B.(陈蓓蓓); Li, X.(李小娟); Zhou, C.(周超凡); Shi, M.; Si, Y.; Chen, Z.; Duan, G. Regional Land Subsidence Analysis in Eastern Beijing Plain by InSAR Time Series and Wavelet Transforms. [J] Remote Sensing, 2018


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