一种用于多树木山区的PS点筛选、网络构建与计算方法技术

本发明专利技术涉及监测技术领域，尤其涉及一种用于多树木山区的PS点筛选、网络构建与计算方法。本发明专利技术首先基于光学卫星数据获目标区域最近一期的植被覆盖指数，对多植被区、多树木区、水域、强散射区域进行植被覆盖度统计分析，获取各自的阈值，对目标处理区域进行分类；再基于SAR卫星数据获取目标区域SAR影像的时序相干性；首先通过设置合适的相干性阈值对强散射区域进行PS点删选，再设置合适的相干性阈值对植被区域进行PS点删选，最后设置合适的相干性阈值对多树木区域进行PS点删选，分别记为一级、二级、三级PS点。本发明专利技术通过对传统PS

【技术实现步骤摘要】
一种用于多树木山区的PS点筛选、网络构建与计算方法


[0001]本专利技术涉及SAR卫星数据处理与山区地质风险监测
，尤其涉及一种用于多树木山区的PS点筛选、网络构建与计算方法。

技术介绍

[0002]基于卫星遥感的形变监测技术具有全天时、全天候、观测范围广、能穿云透雾等优势，目前该技术已经在各类应用场景中得到了成功应用，包括山体滑坡、矿区沉降、重要交通设施、冰川和火山等。不同的地物在SAR数据信号中具有不同的散射特征，树木、植被、水体、岩石、建筑物等表现出的散射特征均不同。同时，在相同时间周期内，表现出的相干性也不同。据数据显示，滑坡在地质灾害的占比可达65％以上，山区作为孕育滑坡的重要的载体，因此是基于卫星遥感进行形变监测研究的重要研究对象。一些山区具有多树木与植被的特点，由于树木处于动态变化过程中，常用的C波段、X波段的SAR数据信号受到的影响较大，在进行SAR数据处理过程中，目前仍缺乏有效的数据处理方法。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种用于多树木山区的PS点筛选、网络构建与计算方法，本专利技术具体按以下步骤执行：
[0004]S1:基于光学卫星数据获目标区域最近一期的植被覆盖指数，对多植被区、多树木区、水域、强散射区域进行植被覆盖度统计分析，获取各自的阈值，对目标处理区域进行分类；
[0005]S2:基于SAR卫星数据获取目标区域SAR影像的时序相干性；首先通过设置合适的相干性阈值对强散射区域进行PS点删选，再设置合适的相干性阈值对植被区域进行PS点删选，最后设置合适的相干性阈值对多树木区域进行PS点删选，分别记为一级、二级、三级PS点；
[0006]S3:利用一级PS点集建立一级解缠网络，利用一级PS点集和二级PS点集构建二级解缠网络，利用一级PS点集、二级PS点集和三级PS点集构建三级解缠网络；
[0007]S4:利用网络最小费用流法等解缠方法进行解缠时，选择每个格网中的属于一级PS点集中的PS点为解缠起算点和控制点；
[0008]S5:利用一级解缠网络、二级解缠网络的解缠结果对三级解缠网络的解缠结果进行校正。
[0009]进一步，获取目标区域的最近一期且不受云层影响的光学卫星数据，提取用于计算植被覆盖度的各波段数据并计算植被覆盖度；再利用可视化软件显示提取的植被覆盖度指数数据，对植被区、树木区、水域、强散射区域等各类目标对应的植被覆盖度进行统计分析，设计合适的分割阈值，对目标处理区域进行分类；并对各个目标的样本点进行均值计算，记多植被区、多树木区、水域、强散射区域对应的均值分别为A、B、C、D；
[0010]分割阈值TS1设置参考如式(1)所示：
[0011][0012]分割阈值TS2设置参考如式(2)所示：
[0013][0014]分割阈值TS3设置参考如式(3)所示：
[0015][0016]根据阈值划分法对目标区域进行划分，得到四类目标区域；对获取的SAR数据进行系列处理后获取各个像对的时序相干系数，定义两信号的相关系数如式(4)所示：
[0017][0018]其中V1和V2为两个SAR复信号；
[0019]根据四类分类区域文件构建掩膜文件，利用保留强散射区区域的掩膜文件与相干系数阈值删选获取一级PS点集，利用保留植被区区域的掩膜文件与相干系数阈值删选获取二级PS点集，利用保留树木区区域的掩膜文件与相干系数阈值删选获取三级PS点集。
[0020]进一步，在步骤S3中，解缠步骤由三层解缠网络构成；具体按以下步骤执行：
[0021]S
3。1
：首先基于一级PS点集形成三角网，构建一级解缠网络；
[0022]S
3。2
：再基于一级PS点集和二级PS点集形成三角网，构建二级解缠网络；
[0023]S
3。3
：基于一级PS点集、二级PS点集和三级PS点集形成三角网，构建三级解缠网络；其中，在解缠过程中，需要指定解缠起算点与控制点，在一级解缠网络、二级解缠网络、三级解缠网络中均选择一级PS点集中且近期稳定的PS点为解缠起算点和控制点；
[0024]采用插值法构建Delaunay三角网，首先求取离散点的外包多边形，并标记外包点；
[0025]基于外包矩形建立初始三角网，再将离散点中不为外包点的剩余的点依次插入初始三角网，形成新的三角网；最后对新三角网进行LOP优化调整，形成最终三角网。其中，在解缠过程中，需要指定解缠起算点与控制点，在一级解缠网络、二级解缠网络、三级解缠网络中均选择一级PS点集中且近期稳定的PS点为解缠起算点和控制点；解缠起算点与控制点在选择上，时序相位需具备稳定的特征，处于较平缓的地形中；利用网格最小费用流法分别获取三层解缠网络的解缠结果；
[0026]S
3。4
：三次解缠过程中对每个网格进行解算时均选择一级PS点集中且近期稳定的PS点为解缠起算点和控制点，利用网格最小费用流法分别获取三层解缠网络的解缠结果；将目标区域划分为若干个面积大小相近且存在一定重叠率的网格；对每个网格进行最小费用流法进行解缠，最小费用流法的最优化函数模型如式(5)所示：
[0027][0028]式中，i、j分别代表每一像素的斜距向和方位向坐标，分别指斜距向的
缠绕相位梯度和解缠相位梯度，分别代表方位向的缠绕相位梯度和解缠相位梯度，ω
(x)
、ω
(y)
分别代表斜距向和方位向梯度对应权，一般以解缠干涉图对应的伪相干图为定权标准；
[0029]S
3。5
：用最小二乘的思想，利用各个网格的重叠率对各网格进行解缠结果的合并校正；将三次解缠结果中重合的点集取出，即一级PS点集合；利用均值偏离的程度确定组合中各解缠结果的权值；计算过程中，对于目标因素进行计算时，选取周围一定步长内的单元内的整体值作为其计算依据；计算均值如式(6)所示：
[0030][0031]对应的权值比如式(7)所示：
[0032][0033]其中Ave为三个计算单元的均值的均值，UT1、UT2、UT3分别对应着每个处理单元的像素值均值；
[0034]对权值进行归一化后得到新的权值如式(8)所示：
[0035][0036][0037][0038]将每处三次的监测结果与对应的权值相乘进行计算得到最终的结果，利用得到的结果对三级解缠网络的结果进行面拟合，获取拟合参数，然后利用面拟合参数获取最终的形变解缠结果。
[0039]本专利技术的一种用于多树木山区的PS点筛选、网络构建与计算方法的有益效果为：适合于多树木植被山区形变监测的配套的基于SAR数据的形变监测方法。本方法通过对传统PS
‑
InSAR中的几个重要环节进行改进，从而使得形变监测结果中的PS点更多，监测精度更高。
附图说明
[0040]图1是本专利技术的方法流程图；
[0041]图2为本专利技术中介绍的阈值分割方法获取的四种目标区域分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于多树木山区的PS点筛选、网络构建与计算方法，其特征在于：具体按以下步骤执行：S1:基于光学卫星数据获目标区域最近一期的植被覆盖指数，对多植被区、多树木区、水域、强散射区域进行植被覆盖度统计分析，获取各自的阈值，对目标处理区域进行分类；S2:基于SAR卫星数据获取目标区域SAR影像的时序相干性；首先通过设置合适的相干性阈值对强散射区域进行PS点删选，再设置合适的相干性阈值对植被区域进行PS点删选，最后设置合适的相干性阈值对多树木区域进行PS点删选，分别记为一级、二级、三级PS点；S3:利用一级PS点集建立一级解缠网络，利用一级PS点集和二级PS点集构建二级解缠网络，利用一级PS点集、二级PS点集和三级PS点集构建三级解缠网络；S4:利用网络最小费用流法等解缠方法进行解缠时，选择每个格网中的属于一级PS点集中的且近期处于稳定状态下的PS点为解缠起算点和控制点；S5:利用一级解缠网络、二级解缠网络的解缠结果对三级解缠网络的解缠结果进行校正。2.根据权利要求1所述的一种用于多树木山区的PS点筛选、网络构建与计算方法，其特征在于：获取目标区域的最近一期且不受云层影响的光学卫星数据，提取用于计算植被覆盖度的各波段数据并计算植被覆盖度；再利用可视化软件显示提取的植被覆盖度指数数据，对植被区、树木区、水域、强散射区域等各类目标对应的植被覆盖度进行统计分析，设计合适的分割阈值，对目标处理区域进行分类；并对各个目标的样本点进行均值计算，记多植被区、多树木区、水域、强散射区域对应的均值分别为A、B、C、D；分割阈值1设置参考如式(1)所示：其中，TS1为分割阈值1；分割阈值2设置参考如式(2)所示：其中，TS2为分割阈值2；分割阈值3设置参考如式(3)所示：其中，TS3为分割阈值3；根据阈值划分法对目标区域进行划分，得到四类目标区域；对获取的SAR数据进行系列处理后获取各个像对的时序相干系数，定义两信号的相干系数如式(4)所示：其中V1和V2为两个SAR复信号；根据四类分类区域文件构建掩膜文件，利用保留强散射区区域的掩膜文件与相干系数
阈值删选获取一级PS点集，利用保留植被区区域的掩膜文件与相干系数阈值删选获取二级PS点集，利用保留树木区区域的掩膜文件与相干系数阈值删选获取三级PS点集。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：于海龙，姚晓光，李凸，方细波，
申请(专利权)人：姚晓光李凸方细波，
类型：发明
国别省市：