一种SAR偏移量二维形变时序计算方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种SAR偏移量二维形变时序计算方法及系统，包括：获取待监测地表区域在不同时间点的SLC影像，每两个不同时间点对应的SLC影像形成一组SLC影像对，得到多组SLC影像对；求取多组SLC影像对的二维形变数据L

A method and system of SAR offset 2-D deformation time series calculation

【技术实现步骤摘要】
一种SAR偏移量二维形变时序计算方法及系统
本专利技术属于SAR动态数据处理领域
，涉及二维形变时序计算领域，具体涉及一种SAR偏移量二维形变时序计算方法及系统。
技术介绍
随着对地观测技术的发展，合成孔径雷达(SAR)技术已经被广泛应用于地震、火山、冰川、地面沉降和滑坡等形变的监测，成为现代地球学科重要技术之一。在时序SAR二维形变估计方面，国内外研究首先采用互相关技术获取二维形变，然后采用最小二乘计算形变时间序列，均是对距离向和方位向分别进行计算。如何逐一高精度地动态更新每一景新观测的数据二维形变时间序列，尚未见到可行的方案，尤其是随着SAR数据的重访周期的缩短，这种需求更为紧迫。因此，现有的SAR偏移量形变时序估计方法不能满足动态灾害监测的要求。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷和不足，本专利技术给出一种SAR偏移量二维形变时序计算方法及系统，解决现有的SAR偏移量形变时序估计方法不能满足动态灾害监测的要求。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案予以实现：一种SAR偏移量二维形变时序计算方法，包括以下步骤：步骤1，获取待监测地表区域在不同时间点的SLC影像，每两个不同时间点对应的SLC影像形成一组SLC影像对，得到多组SLC影像对；求取多组SLC影像对的二维形变数据L1；步骤2，对待监测地表区域的每个监测点的形变建立复线性模型：A1X1＝L1(1)式中，A1表示设计矩阵；X1表示监测点的二维形变时间序列；M表示SLC影像对的数量；N表示SLC影像的个数；步骤3，根据复数模的最小化准则求解得到二维形变时间序列X1的估计值X(1)及X1的协因数矩阵步骤4，动态更新待监测地表区域的二维形变时间序列：步骤4.1，当每增加一景新的SLC影像，将该新的SLC影像分别与步骤1中的SLC影像进行组队，形成多组SLC影像；求取多组SLC影像对的二维形变数据L2；步骤4.2，对待监测地表区域的每个监测点的形变建立如下复线性模型：式中，A2和B均表示设计矩阵；N′表示更新后SLC影像的个数；M′表示更新后SLC影像对的数量；X(2)表示更新后的二维形变时间序列；Y表示增加的一景新的SLC影像对应的时间点累计形变；步骤4.3，利用公式(4)求解得到X(2)和Y，式中，Jx是增益矩阵，QJ是X(2)的协因数矩阵；BT表示B的转置矩阵；QJ-1表示QJ的逆矩阵；P2表示L2的先验信息。具体的，所述的步骤1中，采用强度互相关系数最大化方法求取多组SLC影像对的二维形变数据L1。具体的，所述的步骤3具体为：根据公式(2)和公式(3)求解监测点的二维形变时间序列X1的估计值X(1)及X1的协因数矩阵X(1)＝(A1TP1A1)-1A1TP1L1(2)式中，A1表示设计矩阵；M表示SLC影像对的数量；N表示SLC影像的个数；P1表示L1的先验信息；A1T表示A1的转置矩阵。具体的，所述的步骤4.1中，采用强度互相关系数最大化方法求取多组SLC影像对的二维形变数据L2。本专利技术还公开一种SAR偏移量二维形变时序计算系统，包括：SLC影像配准模块，用于获取待监测地表区域在不同时间点的SLC影像，每两个不同时间点对应的SLC影像形成一组SLC影像对，得到多组SLC影像对；二维形变数据获取模块，用于求取多组SLC影像对的二维形变数据L1；库存数据复线性模型建立模块，用于对待监测地表区域的每个监测点的形变建立复线性模型：A1X1＝L1(1)式中，A1表示设计矩阵；X1表示监测点的二维形变时间序列；M表示SLC影像对的数量；N表示SLC影像的个数；库存数据二维形变时间序列获取模块，用于采用复数模的最小化准则求解得到二维形变时间序列X1的估计值X(1)及X1的协因数矩阵二维形变时间序列更新模块，包括：更新后的SLC影像配准模块，用于每增加一景新的SLC影像，将该新的SLC影像分别与SLC影像配准模块中的SLC影像进行组队，形成多组SLC影像对；更新后的二维形变数据获取模块，用于求取多组SLC影像对的二维形变数据L2；更新数据复线性模型建立模块，用于对待监测地表区域的每个监测点的形变建立如下复线性模型：式中，A2和B均表示设计矩阵；N′表示更新后SLC影像的个数；M′表示更新后SLC影像对的数量；X(2)表示更新后的二维形变时间序列；Y表示增加的一景新的SLC影像对应的时间点累计形变；更新数据二维形变时间序列获取模块，用于利用公式(4)求解得到X(2)和Y，式中，Jx是增益矩阵，QJ是X(2)的协因数矩阵；BT表示B的转置矩阵；QJ-1表示QJ的逆矩阵；P2表示L2的先验信息；具体的，所述的二维形变数据获取模块中，采用强度互相关系数最大化方法求取多组SLC影像对的二维形变数据L1。具体的，所述的库存数据二维形变时间序列获取模块具体用于根据公式(2)和公式(3)求解监测点的二维形变时间序列X1的估计值X(1)及X1的协因数矩阵X(1)＝(A1TP1A1)-1A1TP1L1(2)式中，A1表示设计矩阵；M表示SLC影像对的数量；N表示SLC影像的个数；P1表示L1的先验信息；A1T表示A1的转置矩阵。具体的，所述的更新后的SLC影像配准模块中，采用强度互相关系数最大化方法求取多组SLC影像对的二维形变数据L2。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过建立复数模型，采用序贯最小二乘法(即步骤4.3)求解二维形变时间序列，可以在不损失精度的情况下，可以动态更新每一景数据对应的形变，动态高精度获取形变时间序列，而且同时解算二维形变序列，动态更新效果好。附图说明图1为本专利技术方法的流程图。图2是本专利技术方法和传统最小二乘法的仿真结果比较，其中，(A)不含噪音的方位向形变时间序列，(B)不含噪音的距离向时间序列，(C)是含有噪音的方位向时间序列，(D)是含有噪音的距离向时间序列。图3是本专利技术实施例提供的UAV影像的真实数据覆盖区域。图4是本专利技术实施例中SAR偏移量配置与垂直基线和时间基线的关系图。其中实线表示存档的数据构成的SLC影像对来计算偏移量，虚线表示更新的SLC影像对来计算偏移量。图5是本专利技术实施例中动态估计真实数据二维时间序列形变；其中(A)是距离向形变时间序列，(B)是方位向形变时间序列，(C)是距离向形变时间序列与传统的最小二乘时间序列的差值，(D)是方位向形变时间序列与传统的最小二乘时间序列的差值。图6是采用最小二乘法与序本专利技术方法获得的某一监测点的动态形变估计比较图，其中，(A)是距离向形变，(B)是方位向形变。以下结合说明书附图和具体实施方式对本专利技术做具体说明。具体实施方式在本专利技术中，一个时间点获本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SAR偏移量二维形变时序计算方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，获取待监测地表区域在不同时间点的SLC影像，每两个不同时间点对应的SLC影像形成一组SLC影像对，得到多组SLC影像对；求取多组SLC影像对的二维形变数据L

【技术特征摘要】
1.一种SAR偏移量二维形变时序计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，获取待监测地表区域在不同时间点的SLC影像，每两个不同时间点对应的SLC影像形成一组SLC影像对，得到多组SLC影像对；求取多组SLC影像对的二维形变数据L1；
步骤2，对待监测地表区域的每个监测点的形变建立复线性模型：
A1X1＝L1(1)



式中，A1表示设计矩阵；X1表示监测点的二维形变时间序列；M表示SLC影像对的数量；N表示SLC影像的个数；
步骤3，根据复数模的最小化准则求解得到二维形变时间序列X1的估计值X(1)及X1的协因数矩阵
步骤4，动态更新待监测地表区域的二维形变时间序列：
步骤4.1，当每增加一景新的SLC影像，将该新的SLC影像分别与步骤1中的SLC影像进行组队，形成多组SLC影像；求取多组SLC影像对的二维形变数据L2；
步骤4.2，对待监测地表区域的每个监测点的形变建立如下复线性模型：






式中，A2和B均表示设计矩阵；N′表示更新后SLC影像的个数；M′表示更新后SLC影像对的数量；X(2)表示更新后的二维形变时间序列；Y表示增加的一景新的SLC影像对应的时间点累计形变；
步骤4.3，利用公式(4)求解得到X(2)和Y，









式中，Jx是增益矩阵，QJ是X(2)的协因数矩阵；BT表示B的转置矩阵；QJ-1表示QJ的逆矩阵；P2表示L2的先验信息。


2.如权利要求1所述的SAR偏移量二维形变时序计算方法，其特征在于，所述的步骤1中，采用强度互相关系数最大化方法求取多组SLC影像对的二维形变数据L1。


3.如权利要求1所述的SAR偏移量二维形变时序计算方法，其特征在于，所述的步骤3具体为：根据公式(2)和公式(3)求解监测点的二维形变时间序列X1的估计值X(1)及X1的协因数矩阵
X(1)＝(A1TP1A1)-1A1TP1L1(2)



式中，A1表示设计矩阵；M表示SLC影像对的数量；N表示SLC影像的个数；P1表示L1的先验信息；A1T表示A1的转置矩阵。


4.如权利要求1所述的SAR偏移量二维形变时序计算方法，其特征在于，所述的步骤4.1中，采用强度互相关系数最大化方法求取多组SLC影像对的二维形变数据L2。


5.一种SAR偏移量二维形变时序计算系统，其特征在于，包括：
SLC影像配准模块，用于获取待监测地表...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵超英，王宝行，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61