2021地面沉降干涉雷达数据处理技术规程

地面沉降干涉雷达数据处理技术规程目次前言 III1范引文件 1语定和略语 1术和1缩22目的 2工流程 3基要求 3术4资收集 4设书4据4数选择 4SAR据4助据5数采购 5据5处方选择 5D-InSAR数处理 5本5据处理 6分涉7变计算 7PS-InSAR数处理 8本8据处理 9分涉9间/间形估算 9变计算 10SBAS-InSAR据10本10据处理 10分涉11I间/间形估算 11变计算 11度12评内容 12评方和12邻点取和要求 12要标12精要求 13本目13关数13误要求 13量13检内容 13检方和14常阶性14期量查 14果制提交 14资整与14据14库15成图编制 15件15件15图15成报编写 16成提交 16附录A（料附）星载SAR据表 17附录B（料附）InSAR主监方适件表 18附录C（范附）地面降InSAR监（1∶250000）果图式 19附录D（料附）地面降率对分设色例表 19附录E（范附）地面降涉达测果报编提纲 20II地面沉降干涉雷达数据处理技术规程范围本标准适用于地面沉降测量，其它类似地质灾害的形变测量可参考使用GB/T15968-2008遥感影像平面图制作规范GB/T24356测绘成果质量检查与验收CH/T1004-2005测绘技术设计规定DD2006-02地面沉降监测技术要求DD2011-01遥感影像地图制作规范（1∶50000、1∶250000）DD2011-07环境地质遥感监测技术要求下列术语和定义适用于本标准。3.1.1合成孔径雷达干涉测量InterferometricSyntheticApertureRadar干涉雷达SARSAR3.1.1.1差分合成孔径雷达干涉测量DifferentialInSAR对干涉相位进行差分处理，去除地形、平地等相位分量以测量地面形变的干涉测量方法。3.1.1.2永久散射体干涉测量PersistentScattererInSAR利用长时间序列SAR影像集进行时间和空间域形变量估算，以提取永久散射体形变信息的干涉测量方法。3.1.1.3短基线集干涉测量SmallBAselineSubsetsInSAR13.1.2重复轨道数据repeatpassdata重轨数据卫星在不同时刻、重复轨道条件下对同一地区进行监测获取的SAR数据。3.1.3空间基线spatialbaseline监测同一地区的两景SAR影像，它们同名点在空间上的连线。3.1.4时间基线temporalbaseline监测同一地区的两景SAR影像的时间差。3.1.5相干目标coherenttarget在一定时间间隔内，在干涉图上能保持后向散射特性稳定、相位保真、且相干性良好的像元。3.1.6干涉图interferogram干涉纹图干涉相位的二维分布图。3.1.7视线向LineOfSight雷达传感器照射地面的方向。缩略语下列缩略语适用于本标准。CGCS：中国大地坐标系（ChinaGeodeticCoordinateSystem）DEM:数字高程模型（DigitalElevationModel）DTIN：狄洛尼三角网（DelaunayTriangulationIrregularNet）FFT：快速傅立叶变换（FastFourierTransform）InSAR:（InterferometricSyntheticApertureRadar）LOS（LineofSight）PS：永久散射体（PersistentScatterer）SAR:（SyntheticApertureRadar）SBAS（SmallBaselineSubsets）SRTM：航天飞机机载干涉雷达测地任务（ShuttleRadarTopographyMission）SVD：奇异值分解（SingleValueDecomposition）总则目的应用InSAR技术，开展地面沉降分布区域及变化状况的调查与监测，为防治地面沉降提供基础测量数据。2利用InSAR技术开展地面沉降的作业流程包括：技术设计、数据获取、干涉雷达数据处理、成果精度评估、质量控制、成果编制与提交，具体内容见图1所示。InSAR1：2500001∶100000图1地面沉降监测InSAR数据处理作业流程图SARInSARInSARInSARInSARCGCS20003在编制技术设计书之前，应收集下列资料：SARSAR点SAR星载SAR传感器的基本参数可参见附录A中所示，选择进行数据处理的SAR影像应满足：SARSARSAR30MHzSAR30MHzSARA31515SAR10mm8/16年。41100000InSAR5m~10mSAR1︰250000比例尺图件表达InSAR形变成果宜采用像元大小为15m~30m的SAR数据。进行数据处理前，应选择适当的辅助数据，其主要类型见5.1。具体选择内容如下：SARSRTMDEM20100m10DEMInSARSAR1∶100000205InSARInSARInSARInSAR用于InSAR数据处理流程的SAR数据和辅助数据，应采用如下途径采购：SARSARSARA。SAR4D-InSARPS-InSARSBAS-InSARSARPS-InSARSARSBAS-InSARBD-InSARD-InSAR方法数据处理的基本流程见图2所示。56.1.1图2D-InSAR已组合好的像对，根据主影像进行配准，并将所有影像裁剪成范围一致区域，具体步骤如下：1/8InSARDEMSAR将DEM与选好的主影像进行配准，并将DEM范围裁剪成与主影像范围一致，具体步骤如下：DEMDEM0.5DEMSAR6DEMSARDEM。对已配准主辅影像进行前置滤波，并计算生成干涉图，具体步骤如下：依据空间基线参数和地球椭球体参数，计算平地相位；利用配准后DEM，计算地形相位。从干涉相位中去除平地和地形相位，生成差分干涉相位，逐像元计算生成差分干涉图。宜选用自适应滤波方法，对干涉图差分相位滤波，得到相位缠绕的差分干涉图。对相位缠绕的差分干涉图进行解缠，具体步骤如下：0.4依据雷达波长参数，将解缠相位换算为LOS形变量r。依据雷达入射角，将LOS形变量r转换为垂直向形变量d：式中：——雷达波入射角。

drcos

.....................................(1)7地理编码的方法可利用DEM产品进行地理编码。具体步骤如下：7.2.1.3SAR地理编码后点目标的地面沉降速率应利用水准等高精度控制点数据修正基准，具体步骤为：InSARPS-InSARPS-InSAR方法数据处理的基本流程见图3所示。图3PS-InSAR8PS-InSAR6.1.1，SARSAR7.2.2.2。7.2.2.2。DEMDEMDEM7.2.2.3。7.2.2.4。PSPSPSSARPSPSPS点目标的干涉相位序列。PS7.2.3.1。FFT7.3.3.1时间对干涉图的差分干涉相位应进行时间和空间域的线性形变相位估计，如有要求，还应进行非线性形变相位估计，去除大气、噪声等残余相位，得到每个点目标的时间序列形变相位。PS-InSAR的计算步骤为：PSPS9b）b）c）PS将PS点目标的形变相位转换成为LOS形变量和垂直向形变量，进行基准纠正和地理编码，生成地面沉降速率图，以及其它相关图件。具体工作步骤见7.2.4。SBAS-InSARSBAS-InSAR方法数据处理的基本流程如图4所示。图4SBAS-InSAR主影像选择。SBAS-InSAR方法宜选择多个主影像。SAR主影像的选择和像对组合工作步骤如下：10X3SAR7.2.2.2。7.2.2.2。7.4.2.1DEMDEMDEM7.2.2.3。7.2.2.4。7.2.2.5。7.3.2.4PS7.2.3.1。7.2.3.2。7.2.3.3。时间SBAS-InSAR7.3.4a）7.3.4b）b）e）PS同7.2.4。11InSAR5中误差[vv]n1InSAR差[vv]n1m0

.....................................(2)i式中：iN——样本数；

nn[v](Ii1

dL)2 (3)dLidIiiInSAR利用相关系数检验InSAR与水准测量结果的相关程度。相关系数的计算公式为：12n n nndidIididIinnn dL( dL)2i 2nnn dL( dL)2i 2ii1 i1nnn dI( dI)i 22ii1 i1

......................(4)式中：N——样本数dLidIiInSARInSAR150.7InSAR0.77.1）：InSAR成果不可靠。InSARBa）7.1InSARInSARSARSAR13检查水准数据是否与被检验的InSARInSAR100InSARGB/T24356InSAR（20%InSAR地面沉降监测数据和文件是地面沉降数据库的重要组成部分，其内容应包括：InSARInSARSARGPSSAR原始数据外，其它数据均视项目实际需要所配备的可选数据。统计报表。沉降中心沉降量统计表和沉降面积统计表，统计报表均为可选择制作报表。14InSAR地面沉降监测结果所获得的各类数据、报表和图形资料，应经检查并按数据库要求格式进行系统整理后，方可输入数据库。数据格式要求如下：CSAR成果图件以能清晰表达和分辨图面内容为原则。基本制图要求为：SARGB/T15968-2008CGCS2000DD2006-02DD2011-01DD2011-07InSAREInSARSARBB.2所示。15InSARInSAR16附录A（SAR目前可使用的星载SAR数据见表A.1。表A.1目前可使用的SAR星载数据表星载SAR系统ERS-1/2JERS-1RADARSAT-1/2ENVISAT-ASARALOS-PALSARTerraSAR-X/TanDEM-XCOSMO-SkyMed所属国家/机构欧空局日本加拿大欧空局日本德国意大利运行时间1:1991~20002:1995~20121992~19981:1995~2:2007~2002~20122006~20112007~2007~轨道高度（km）790568790800691514620波段（cm）C（5.6）L（23.5）C（5.6）C（5.6）L（23.5）X（3.1）X（3.1）极化方式VVHH全极化HH/VV全极化全极化HH/VV侧视角（°）233523-6515-458-50.820-5519.7-45.5轨道倾角（度）98.4998.1698.698.5598.1697.4497.86重复周期（天）35442435461116像元大小（m）25253-3025-1007-1001-161-100影像幅宽（km）1008050-500100-40030-35015-10015-200可否编程定制否否是是否是是系统带宽(MHz)15.51511.6,17.3*,30,50,1001614*,2873.5*,300100*,150临界空间基线98352171094990323527183068备注——多侧视角多侧视多极化多侧视多极化多侧视多极化多侧视多极化注1：所有数据以2012年度为准。注2：表中带*标注的数值是计算临界空间基线的参数数据。17附录B（资料性附录）InSAR主要监测方法适用条件表SBAS-InSARPS-InSAR三种B.2。表B.1地面沉降严重程度分级指标低较低中等较高高沉降速率/（mm/a）<1010~3030~5050~80>80B.2InSAR方法最少数据量（景）主要用途精度监测应用条件适用监测地面沉降严重程度分级D-InSAR2地面沉降1~3cm/影响。主要适宜于沉降趋势调查。中等以上SBAS-InSAR>8景地面沉降<1cm通过较多的SAR干涉组合，获取地面沉降时间序列信息低~高等PS-InSAR>25景地面沉降5mm适用于时间间隔长、天气状况差异25PS1点/km2。可以获取PS点的形变时EM改正值和所有SR影像的大气延迟量。低~高等18附录C（规范性附录）地面沉降InSAR监测（1∶250000）成果图图式注1：图改自DD2011-07附录J环境地质遥感监测（1：250000）成果图图示。附录D（资料性附录）地面沉降速率值对应分级设色图例表地面沉降速率值对应分级设色图例见表D.1.表D.1地面沉降速率值对应分级设色图例地面沉降速率值（单位mm）填充颜色的R.G.B比例组合填充颜色示例＞50（16.14.246）40～50（16.92.247）30～40（14.144.246）20～30（15.194.247）10～20（15.220.24