[发明专利]合成孔径雷达干涉测量中地面控制点自动选取方法

说明书

本发明公开一种合成孔径雷达干涉测量中地面控制点自动选取方法，包括以下步骤：从待干涉测量的多时序SAR SLC影像序列中，任意选取两幅影像构成干涉对，经干涉相位计算得到干涉图并计算相干系数图；按所需的GCP数量对干涉图进行分块，在对干涉对各像素求取干涉相位导数并统计各像素局部窗口内干涉相位导数方差的基础上，在各分块中搜索干涉相位稳定或连续均匀变化的区域，构成GCP的候选子集S₁；在相干系数图上，筛选本身的相干系数高且其局部窗口内相干系数也高的像素，构成GCP的候选子集S₂；求取GCP候选子集S₁和S₂的交集，得到初步GCP选取结果；依据GCP的数量和分布对GCP初选结果进行优化，获得GCP最终的GCP自动选取结果。本发明对于提高不同模式雷达干涉测量的自动化程度和精度有重要价值。

技术领域

本发明属于测绘和遥感信息应用技术，具体涉及一种合成孔径雷达干涉测量中地面控制点自动选取方法。

背景技术

合成孔径雷达干涉(Synthetic Aperture Radar Interferometry,简称InSAR)测量是新近发展起来的空间对地观测技术，是合成孔径雷达(SAR)遥感技术与射电天文干涉技术相结合的产物。它利用具有干涉成像能力的机载或星载两部SAR天线(或一部天线多时序重复观测)向目标区域发射微波信号，合成孔径雷达然后接收目标反射的回波，得到同一目标区域具有一定视角差的两幅或多幅具有相干性的单视复数(Single LookingComplex,SLC)(包括振幅和相位信息)影像，对得到的复数影像进行两两共轭相乘获得干涉图，或进一步对干涉图进行差分处理(D-InSAR)，根据干涉图的相位值或相位差，综合利用SAR传感器的高度、雷达波长、波束视向以及天线基距之间的几何关系，并考虑地球椭球或地形起伏，计算得出两次或多次成像中微波的路程差，从而精确计算出SAR影像上每一像元对应的地面目标的三维位置及其变化信息，包括地形、地貌以及地表的微小变化，用于数字高程模型(DEM)建立、地表形变探测等。

InSAR技术发展到现在，除对两幅复数影像的干涉处理(InSAR)和对三幅复数影像的差分干涉处理(D-InSAR)模式之外，还发展了包括永久散射体(Persistent Scatter，PS)雷达干涉测量(PS-InSAR)模式、小基线集(Small BAse line Subset，SBAS)雷达干涉测量(SBAS-InSAR)模式等多时间序列SAR影像(数十幅)的差分干涉测量技术，其目的在于获得长时间序列的地表形变信息。

对于星载雷达干涉测量，不论是InSAR、D-InSAR、PS-InSAR还是SBAS-InSAR技术，为了获得高精度的地形或地表形变信息，提高雷达干涉测量结果的精度，必须消除或削弱由于卫星轨道误差带来的影响，必须对卫星轨道和相位偏移进行纠正，进行轨道精炼和相位偏移的计算，消除可能的斜坡相位，为此需要在SAR影像或干涉图中人工交互地寻找若干分布均匀且满足特定标准的地面控制点(Groud Control Point，简称GCP)，得到其在影像上的行、列号，并利用与SAR影像配准的参考DEM数据，获取各控制点的地面三维坐标(X，Y，Z)，由此计算轨道参数不准确产生的误差。

当今主流的商业化雷达干涉测量软件，无论是商业化的GAMMA、SARScape、EarthView INSAR还是开源的Doris、ROI_PAC等在涉及GCP选取的相关处理环节，都采用人工交互方式从单幅影像或干涉对中选取若干数量的GCP。然而这种人工交互地在SAR影像或干涉图中进行GCP的选取，不仅人机交互工作量大，而且选点过程依赖于处理人员的经验，带有很强的主观性，对处理结果产生极为不利的影响。因此需要为InSAR、D-InSAR和时序InSAR(包括PS-InSAR和SBAS-InSAR)处理中涉及GCP交互选取的各环节发展自动的GCP选取方法，以提高雷达干涉测量的自动化程度及其精度。

发明内容