本發(fā)明主要是涉及測(cè)繪科學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及融合寬幅與條帶sar干涉形變場(chǎng)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在測(cè)繪學(xué)中，合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量技術(shù)能生成精度較高的數(shù)字高程模型及其相關(guān)的地圖測(cè)繪產(chǎn)品，而在合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的差分合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量（diffierentialinsar，簡(jiǎn)稱dinsar）則是根據(jù)sar單視復(fù)數(shù)據(jù)提供的相位信息，以厘米級(jí)甚至毫米級(jí)精度監(jiān)測(cè)地球表面的形變，尤其對(duì)地表垂直形變極其敏感，且能大規(guī)模監(jiān)測(cè)幾天甚至幾年的形變場(chǎng)信息。全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（globalnavigationsatellitesystem，簡(jiǎn)稱gnss）、衛(wèi)星激光測(cè)距（satellitelaserranging，簡(jiǎn)稱slr）、甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量（verylongbaselineinterferometry，簡(jiǎn)稱vlbi）技術(shù)以及傳統(tǒng)大地測(cè)量（如精密水準(zhǔn)測(cè)量）是監(jiān)測(cè)地表形變的主要大地測(cè)量方法，雖然其觀測(cè)結(jié)果具有量化清晰、精度高、時(shí)間尺度一致、動(dòng)力學(xué)意義明確等優(yōu)點(diǎn)，但利用離散結(jié)果求解形變場(chǎng)與應(yīng)變場(chǎng)的空間分布時(shí)，需進(jìn)行擬合或內(nèi)插，導(dǎo)致形變高頻部分的去除，即忽略了形變的精細(xì)特征，顯然，這些監(jiān)測(cè)方法的不足可由合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量技術(shù)克服。
到目前為止，合成孔徑雷達(dá)衛(wèi)星主要具有條帶和寬幅兩種模式，條帶模式又稱stripmap模式，或稱im模式（imagemode），其相應(yīng)的干涉測(cè)量稱為條帶干涉測(cè)量，stripmap干涉測(cè)量或im模式干涉測(cè)量（相比于星載寬幅合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量，其被稱傳統(tǒng)合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量），其差分干涉測(cè)量的結(jié)果具有監(jiān)測(cè)精度高、形變場(chǎng)連續(xù)和分辨率較高的優(yōu)點(diǎn)，能獲得反映地表形變的更多信息，現(xiàn)在已成功應(yīng)用于各種形變監(jiān)測(cè)。盡管傳統(tǒng)條帶干涉測(cè)量技術(shù)已取得相當(dāng)大的進(jìn)步，可有效應(yīng)用于各種地表形變監(jiān)測(cè)，但其覆蓋范圍較小，難以獲取寬域的地殼形變，如2008年5月發(fā)生的汶川地震，其破裂帶約達(dá)300km，如利用alos衛(wèi)星的im數(shù)據(jù)來(lái)獲取其形變場(chǎng)，則需六個(gè)軌道數(shù)據(jù)（溫?fù)P茂,2009）拼接才能得到其形變場(chǎng)，無(wú)疑這樣會(huì)帶來(lái)拼接誤差，另外斷層形變，特別是震間形變(震間應(yīng)變積累)通常分布在斷層附近50-150km，甚至更寬的區(qū)域，此時(shí)條帶干涉測(cè)量技術(shù)無(wú)能為力。2010年底歐空局將對(duì)envisat衛(wèi)星模式進(jìn)行調(diào)整而不能進(jìn)行干涉，其他高分辨率衛(wèi)星如terrasar-x和cosmo-skymed衛(wèi)星的im模式數(shù)據(jù)覆蓋范圍更小，見(jiàn)表1，從表1中可以看出，高分辨率衛(wèi)星條帶模式幅寬僅數(shù)十公里，故在板塊運(yùn)動(dòng)和地球動(dòng)力學(xué)研究應(yīng)用中im模式合成孔徑干涉測(cè)量技術(shù)受到了限制。
表1sar衛(wèi)星的條帶和寬幅模式影像幅寬比較
寬幅模式或稱wsm模式（wideswathmode），或稱scansar模式，或稱burst模式，也稱掃描模式，其相應(yīng)的干涉測(cè)量稱為寬幅sar干涉測(cè)量（wideswathsyntheticapertureradarinterferometry，簡(jiǎn)稱wsinsar），scansar干涉測(cè)量（scanninginterferometricsyntheticapertureradar，簡(jiǎn)稱sinsar）、burst干涉測(cè)量。寬幅模式是一種新的雷達(dá)成像模式，其特點(diǎn)是在相鄰幾個(gè)子測(cè)繪帶之間共享合成孔徑時(shí)間，以降低方位分辨率為代價(jià)，從而實(shí)現(xiàn)測(cè)繪帶寬度的增大。它是在若干個(gè)不同天線波束之間合理分配成像時(shí)間，對(duì)每個(gè)波束位置所能接收到的burst信號(hào)進(jìn)行處理，形成相應(yīng)子觀測(cè)帶內(nèi)的合成孔徑圖像，進(jìn)而得到全部組合觀測(cè)帶的連續(xù)雷達(dá)圖像。scansar采用多個(gè)波束掃描的方式進(jìn)行成像時(shí)，在每個(gè)波束上，天線都要駐留固定的時(shí)間來(lái)發(fā)射和接收一系列的脈沖串，這一系列脈沖串即稱為burst，相應(yīng)的數(shù)據(jù)塊稱為burst數(shù)據(jù)或burst圖像，如1.1?，F(xiàn)在許多衛(wèi)星具有寬幅模式，如envisat、alos、terrasar-x、cosmos-skymed和sentinel-1等sar衛(wèi)星。在利用條帶模式對(duì)研究區(qū)域監(jiān)測(cè)的同時(shí)，可利用scansar模式進(jìn)行監(jiān)測(cè)，例如alos衛(wèi)星在降軌時(shí)以寬幅模式監(jiān)測(cè)，在升軌時(shí)以條帶模式監(jiān)測(cè)。首先，與條帶模式相比，寬幅sar模式最顯著的優(yōu)點(diǎn)是有較大的幅寬，見(jiàn)表1.1，從表中可以看出，每顆合成孔徑雷達(dá)衛(wèi)星寬幅sar模式幅寬是im模式的3至4倍，利用這樣的scansar數(shù)據(jù)可得到寬域形變場(chǎng)。以汶川地震為例，盡管其斷裂帶長(zhǎng)度約達(dá)300公里，但是需利用兩景數(shù)據(jù)差分可得其形變場(chǎng)，且其形變場(chǎng)在空間上連續(xù)，其監(jiān)測(cè)精度與im模式相當(dāng)；其次，由于其干涉圖覆蓋范圍大，基線誤差在干涉圖中將發(fā)生累積效應(yīng)，故易利用相應(yīng)的方法去除或降低其影響；最后，scansar模式同一研究區(qū)域的重訪時(shí)間短，可易發(fā)現(xiàn)緩慢變形。
圖像融合是指綜合兩個(gè)或多個(gè)多源信道所采集到的關(guān)于同一場(chǎng)景的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)圖像處理和計(jì)算機(jī)技術(shù)等，最大限度的提取各自信道中的有利信息，最后綜合成高質(zhì)量的圖像，以提高圖像信息的利用率、改善計(jì)算機(jī)解譯精度和可靠性以獲取對(duì)同一場(chǎng)景的更精確、更全面、更可靠的圖像描述，利于監(jiān)測(cè)。高效的圖像融合方法可以根據(jù)需要綜合處理多源通道的信息，從而有效地提高了圖像信息的利用率、系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)探測(cè)識(shí)別地可靠性及系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。其目的是將單一傳感器的多波段信息或不同類傳感器所提供的信息加以綜合，消除多傳感器信息之間可能存在的冗余和矛盾，以增強(qiáng)影像中信息透明度，改善解譯的精度、可靠性以及使用率，以形成對(duì)目標(biāo)的清晰、完整、準(zhǔn)確的信息描述。
本專利的差分干涉圖融合，主要是盡管利用星載寬幅sar干涉測(cè)量方法有效地獲取獲取了汶川地震的形變場(chǎng)，但是在臨近斷層區(qū)域的去相干性非常嚴(yán)重，其原因主要是：一、寬幅sar分辨率較低，導(dǎo)致相鄰兩像元的形變易超過(guò)
克立格（kriging）插值法，又稱空間局部估計(jì)或空間局部插值法，是地統(tǒng)計(jì)學(xué)的主要內(nèi)容之一?？肆⒏穹ㄊ墙⒃谧儺惡瘮?shù)理論及結(jié)構(gòu)分析基礎(chǔ)之上的，它是在有限區(qū)域內(nèi)對(duì)區(qū)域化變量的取值進(jìn)行無(wú)偏最優(yōu)估計(jì)的一種方法。
對(duì)于一種估計(jì)方法，要求是無(wú)偏估值，即沒(méi)有系統(tǒng)誤差，同時(shí)要求誤差方差最小。kriging法就是一種很好的線性無(wú)偏估方法，即blue（bestlinearunbiasedestimator）方法。kriging法是線性的(linear)，因?yàn)樗墓烙?jì)值是根據(jù)已有資料的加權(quán)線性組合而獲得；是無(wú)偏的（unbiased），因?yàn)榇朔椒ㄊ蛊骄鶜埐罨蛘`差接近于零；是最好的（best），因?yàn)閗riging法使誤差方差最小。與其它的估計(jì)方法相比，使誤差的方差最小是kriging法的顯著特點(diǎn)。
克立格法適用的條件是，如果變異函數(shù)和相關(guān)分析的結(jié)果表明區(qū)域化變量存在空間相關(guān)性。
其實(shí)質(zhì)是利用區(qū)域化變量的原始數(shù)據(jù)和變異函數(shù)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)未采樣點(diǎn)的區(qū)域化變量的取值進(jìn)行線性無(wú)偏、最優(yōu)估計(jì)。
克里格插值（kriginginterpolation），是根據(jù)變異函數(shù)模型而發(fā)展起來(lái)的一系列地統(tǒng)計(jì)的空間插值方法，包括：普通克里格法（ordinarykriging）、泛克里格法（universalkriging）、指示克里格法（indicatorkriging）、析取克里格法（disjunctivekriging）、協(xié)同克里格法（cokriging）等。
本發(fā)明主要是融合寬幅與條帶sar干涉形變場(chǎng)，包括利用寬幅和條帶模式的合成孔徑雷達(dá)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行差分干涉測(cè)量而獲取視線向形變場(chǎng)；三維形變場(chǎng)重構(gòu)；形變場(chǎng)配準(zhǔn)與重采樣；利用kriging對(duì)形變場(chǎng)進(jìn)行插補(bǔ)；融合結(jié)果質(zhì)量分析評(píng)價(jià)技術(shù)等。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，能夠?qū)挿c條帶sar干涉形變場(chǎng)進(jìn)行有效融合，從而消除非相干區(qū)對(duì)形變分析的影響，提出融合寬幅與條帶sar干涉形變場(chǎng)的技術(shù)。
本發(fā)明技術(shù)方案如下：
融合寬幅與條帶sar干涉形變場(chǎng)的技術(shù)，其特征在于：利用寬幅和條帶模式的合成孔徑雷達(dá)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行差分干涉測(cè)量而獲取視線向形變場(chǎng)；三維形變場(chǎng)重構(gòu)；形變場(chǎng)配準(zhǔn)與重采樣；利用kriging對(duì)形變場(chǎng)進(jìn)行插補(bǔ)；融合結(jié)果質(zhì)量分析技術(shù)。
進(jìn)一步的，所述技術(shù)步驟如下：
步驟一：利用寬幅sar與條帶sar數(shù)據(jù)分別進(jìn)行配準(zhǔn)與干涉，形成寬幅和條帶干涉圖；
步驟二：導(dǎo)入dem，且與寬幅和條帶干涉圖進(jìn)行差分，從而得到差分干涉圖，并解纏；
步驟三：核檢寬幅和條帶視線向形變場(chǎng)質(zhì)量是否合理，如果合理進(jìn)行步驟四，如果不合理進(jìn)行步驟一；
步驟四：對(duì)寬幅模式和條帶模式的形變場(chǎng)進(jìn)行三維形變場(chǎng)重構(gòu)；
步驟五：對(duì)三維形變場(chǎng)進(jìn)行配準(zhǔn)與重采樣；
步驟六：利用kriging對(duì)三維形變場(chǎng)進(jìn)行插補(bǔ)；克立格（kriging）插值法，又稱空間局部估計(jì)或空間局部插值法，是地統(tǒng)計(jì)學(xué)的主要內(nèi)容之一?？肆⒏穹ㄊ墙⒃谧儺惡瘮?shù)理論及結(jié)構(gòu)分析基礎(chǔ)之上的，它是在有限區(qū)域內(nèi)對(duì)區(qū)域化變量的取值進(jìn)行無(wú)偏最優(yōu)估計(jì)的一種方法。
步驟七：融合結(jié)果質(zhì)量評(píng)價(jià)。
進(jìn)一步的，利用寬幅和條帶模式的合成孔徑雷達(dá)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行差分干涉測(cè)量而獲取視線向形變場(chǎng)；三維形變場(chǎng)重構(gòu)；形變場(chǎng)配準(zhǔn)與重采樣；利用kriging對(duì)形變場(chǎng)進(jìn)行插補(bǔ)；融合結(jié)果質(zhì)量分析技術(shù)。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1.能夠利用現(xiàn)代先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)與設(shè)備，不需要在監(jiān)測(cè)區(qū)域建站；
2.監(jiān)測(cè)時(shí)空間域保持連續(xù)性；
3.能獲取地表形變空間上的三維分布情況；
4.克服傳統(tǒng)方法如像元偏移量估計(jì)法、多孔徑干涉方法和外部測(cè)量輔助的三維矢量分解精度低的缺點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步的具體說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方案：
融合寬幅與條帶sar干涉形變場(chǎng)的技術(shù)，其特征在于：利用寬幅和條帶模式的合成孔徑雷達(dá)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行差分干涉測(cè)量而獲取視線向形變場(chǎng)；三維形變場(chǎng)重構(gòu)；形變場(chǎng)配準(zhǔn)與重采樣；利用kriging對(duì)形變場(chǎng)進(jìn)行插補(bǔ)；融合結(jié)果質(zhì)量分析技術(shù)。
進(jìn)一步的，所述技術(shù)步驟如下：
步驟一：利用寬幅sar與條帶sar數(shù)據(jù)分別進(jìn)行配準(zhǔn)與干涉，形成寬幅和條帶干涉圖；
步驟二：導(dǎo)入dem，且與寬幅和條帶干涉圖進(jìn)行差分，從而得到差分干涉圖，并解纏；
步驟三：核檢寬幅和條帶視線向形變場(chǎng)質(zhì)量是否合理，如果合理進(jìn)行步驟四，如果不合理進(jìn)行步驟一；
步驟四：對(duì)寬幅模式和條帶模式的形變場(chǎng)進(jìn)行三維形變場(chǎng)重構(gòu)；
步驟五：對(duì)三維形變場(chǎng)進(jìn)行配準(zhǔn)與重采樣；
步驟六：利用kriging對(duì)三維形變場(chǎng)進(jìn)行插補(bǔ)；克立格（kriging）插值法，又稱空間局部估計(jì)或空間局部插值法，是地統(tǒng)計(jì)學(xué)的主要內(nèi)容之一?？肆⒏穹ㄊ墙⒃谧儺惡瘮?shù)理論及結(jié)構(gòu)分析基礎(chǔ)之上的，它是在有限區(qū)域內(nèi)對(duì)區(qū)域化變量的取值進(jìn)行無(wú)偏最優(yōu)估計(jì)的一種方法。
步驟七：融合結(jié)果質(zhì)量評(píng)價(jià)。
進(jìn)一步的，利用寬幅和條帶模式的合成孔徑雷達(dá)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行差分干涉測(cè)量而獲取視線向形變場(chǎng)；三維形變場(chǎng)重構(gòu)；形變場(chǎng)配準(zhǔn)與重采樣；利用kriging對(duì)形變場(chǎng)進(jìn)行插補(bǔ)；融合結(jié)果質(zhì)量分析技術(shù)。