【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种insar大气延迟校正方法及系统，尤其涉及一种基于自适应窗口的insar大气延迟校正方法及系统。
技术介绍
1、insar(interferometric synthetic aperture radar，合成孔径雷达干涉)技术是一种新型的空间大地测量和遥感工具，它结合了合成孔径雷达和干涉测量技术，具有全天时、全天候、连续大尺度观测等优点。现已经被广泛应用于监测地震、山体滑坡、冰川运动等自然灾害和人类活动。然而随着经济建设的需要，如高铁建设沿线地面沉降灾害调查、滑坡及危岩体监测等，对insar的监测精度提出了更高的要求。然而，通常对流层的延迟可能会导致几十厘米的形变误差，大气延迟效应的存在制约了insar监测精度的进一步提高。因此，研究如何减弱或改正insar中大气延迟误差的影响，对确保监测结果的准确性至关重要，这不仅有助于充分挖掘insar技术在地质灾害调查等领域中的潜力，也对保障经济建设项目的安全和可靠性具有重要意义。
2、目前insar大气延迟相位校正方法多采用基于相位-高程模型的改正，如利用固定尺寸的滑动窗口遍历，在局部区域内构建对流层延迟与地形海拔之间的关系模型，利用高程值来模拟对流层延迟。这类方法通常依靠经验判断来进行sar(synthetic apertureradar，即合成孔径雷达)图像划分，影响了大气延迟模型的精度，同时不合理的sar图像划分也会导致计算冗余。
3、综上可知，目前的nsar大气延迟方法主要存在以下缺点：①传统的局部窗口分割通常采用固定尺寸，未考虑大气空
技术实现思路
1、为了解决上述技术所存在的不足之处，针对大气在时空尺度上的状态差异导致的相位延迟、且容易掩盖地表真实形变的问题，本专利技术提供了一种基于自适应窗口的insar大气延迟校正方法及系统，能够对insar数据进行大气延迟校正，从而确保时序形变结果的准确性。
2、为了解决以上技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种基于自适应窗口的insar大气延迟校正方法，该方法包括以下步骤：
3、步骤s1、数据获取与预处理；
4、步骤s2、insar数据处理：
5、步骤s3、自适应动态窗口分割：利用变异函数计算半方差函数值列表，通过拟合得到的模型变程大小来确定sar影像分割窗口的数量，采用k-means聚类方法完成sar影像窗口分割；
6、步骤s4、多时相对流层延迟、形变及地形残差联合建模；
7、步骤s5、模型参数m估计；
8、步骤s6、解缠相位校正与累积形变序列解算：引入干涉图的平均相干性作为初始权重矩阵，再次使用m估计方法解算形变时间序列，实现对形变结果的大气延迟校正。
9、优选的，步骤s1中，需要获取以下数据：多时相的insar数据、与insar数据获取时间相对应的era5数据、dem数据；对以上获取数据进行预处理：
10、多时相的insar数据预处理：包括slc提取、dem地理编码、影像配准、研究区域裁剪、多视；
11、era5数据预处理：包括数据格式转换、空间区域裁剪、对温度和相对湿度进行垂向积分，以获得对流层整层大气水汽含量，然后计算空间区域内的平均大气水汽含量，并针对空间分辨率不足的情况进行空间插值。
12、优选的，步骤s2中，经过预处理后的slc影像，首先按照时间基线阈值、空间基线阈值进行干涉基线的计算，然后，根据基线的连接情况，对sar影像做差分干涉、滤波、相位解缠以及高程改正处理，解缠后的相位公式如下所示：
13、φ＝φdefo+φtopo+φstrat+δ (1)
14、其中，φ代表整幅干涉图的解缠相位，φdefo代表形变相位、φtopo代表地形残差相位、φstrat代表对流层延迟相位，δ代表误差向量。
15、优选的，步骤s3具体包括以下步骤：
16、步骤一、变异函数计算
17、依据大气水分的空间分布情况，利用变异函数计算大气水汽含量值与空间位置数据的半方差函数值列表，并选择球状模型或指数模型进行拟合得到模型变程；
18、步骤二、窗口划分和尺寸调整
19、根据变程大小来确定sar影像分割窗口的数量，采用k-means聚类方法对经度、纬度和大气水汽含量进行分类，得到多个不同类型的簇，获取每个簇中边界处的经纬度坐标完成sar影像窗口分割。
20、优选的，步骤一具体包括以下步骤：
21、基于era5数据获取的平均大气水汽含量值与空间位置数据，使用半方差函数作为变异函数来描述不同位置之间的水汽含量变化程度，具体计算公式为：
22、
23、其中，χ(d)是半方差函数值，z(xi)和z(xj)分别为在空间位置xi、xj处的大气水汽含量，d是空间距离，n(d)是空间距离为d的像元对总数；
24、使用欧几里得距离公式对每个像元对坐标(xi，yi)和(xj，yj)计算空间距离d：
25、
26、根据计算的空间距离d，对所有像元对进行分类，将相同距离范围内的像元对归为一类，对于每一类即相同d值的像元对，按照公式(2)计算其半方差函数值，记录每个距离d对应的半方差函数值，形成一个半方差函数值列表。
27、优选的，步骤二具体包括以下步骤：
28、使用步骤一计算得到的半方差函数值列表确定窗口尺寸，选择适当的半方差函数模型进行拟合得到模型变程；
29、根据变程值大小，并结合步骤s2处理的sar影像范围，即数据预处理得到的slc影像的大小，初步确定该区域内的窗口数量，然后，以sar影像内各像元的经度、纬度、水汽含量值作为样本集，按照样本之间距离大小，将样本集划分为多个簇(u1,u2,…,uu)，每簇需满足平方误差e的值最小：
30、
31、其中，α表示第i个簇ui中每个像元对应的样本值向量；表示第i个簇ui的均值向量，通常被称为质心，表示为ui|是第i个簇中样本的个数；
32、完成样本集的划分后，提取每个簇的质心和边界处的经纬度值，根据以下公式确定各窗口边界处拐点坐标向量：
33、
34、其中，是为了保证第i个簇与相邻簇存在有20％的重叠区域计算出的新的边界拐点坐标向量；表示满足公式(4)条件下的第i个簇边界处的拐点坐标向量；表示第i个簇的质心位置坐标；综上，通过每个簇的边界拐点坐标向量即可完成sar影像分割。
35、优选的，步骤s4具体包括以下步骤：
36、第一步：逐窗口构建多时相对流层延迟模型
37、在步骤s3分割得到的窗口基础上，对于单幅干本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于自适应窗口的InSAR大气延迟校正方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于自适应窗口的InSAR大气延迟校正方法，其特征在于：所述步骤S1中，需要获取以下数据：多时相的InSAR数据、与InSAR数据获取时间相对应的ERA5数据、DEM数据；对以上获取数据进行预处理：
3.根据权利要求1所述的基于自适应窗口的InSAR大气延迟校正方法，其特征在于：所述步骤S2中，经过预处理后的SLC影像，首先按照时间基线阈值、空间基线阈值进行干涉基线的计算，然后，根据基线的连接情况，对SAR影像做差分干涉、滤波、相位解缠以及高程改正处理，解缠后的相位公式如下所示：
4.根据权利要求1所述的基于自适应窗口的InSAR大气延迟校正方法，其特征在于：所述步骤S3具体包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的基于自适应窗口的InSAR大气延迟校正方法，其特征在于：所述步骤一具体包括以下步骤：
6.根据权利要求4所述的基于自适应窗口的InSAR大气延迟校正方法，其特征在于：所述步骤二具体包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于自适应窗口的insar大气延迟校正方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于自适应窗口的insar大气延迟校正方法，其特征在于：所述步骤s1中，需要获取以下数据：多时相的insar数据、与insar数据获取时间相对应的era5数据、dem数据；对以上获取数据进行预处理：
3.根据权利要求1所述的基于自适应窗口的insar大气延迟校正方法，其特征在于：所述步骤s2中，经过预处理后的slc影像，首先按照时间基线阈值、空间基线阈值进行干涉基线的计算，然后，根据基线的连接情况，对sar影像做差分干涉、滤波、相位解缠以及高程改正处理，解缠后的相位公式如下所示：
4.根据权利要求1所述的基于自适应窗口的insar大气延迟校正方法，其特征在于：所述步骤s3具体包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的基于自适应窗口的insar大气延迟校正方...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈虹，胡成磊，易明华，贺鹏，万芳琦，叶群，叶小强，刘文军，赖晨曦，
申请(专利权)人：中国自然资源航空物探遥感中心，
类型：发明
国别省市：
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