合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量數(shù)據(jù)中地面屬性數(shù)據(jù)的提取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及合成孔徑雷達(dá)技術(shù)，進(jìn)一步涉及合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量數(shù)據(jù)中地面屬 性數(shù)據(jù)的提取方法。
【背景技術(shù)】：
[0002] 作為一種重要的遙感對(duì)地監(jiān)測(cè)手段，合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量（Interferometry SyntheticApertureRadar，InSAR)可以監(jiān)測(cè)的目標(biāo)包含有地表各種復(fù)雜的地物，如建筑 物、地面、橋梁、地面等。不同的地物覆蓋基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)差異極大，地面沉降表現(xiàn)出來(lái)的特征受多 種因素的影響。對(duì)大區(qū)域尺度的地面形變的分析，可近似認(rèn)為像元點(diǎn)的形變率代表了地面 的真實(shí)形變，然而，對(duì)建筑物和工程設(shè)施密集的城市，這種假設(shè)的合理性就不存在。以建筑 物為例，建筑物的粧基結(jié)構(gòu)千差萬(wàn)別，特別是高層建筑物自身地基處理時(shí)有粧基加固措施， 粧基的著力點(diǎn)在地層深處。建筑自身的重力所表現(xiàn)出的下沉現(xiàn)象，反映的是建筑物通過(guò)粧 基與深層地層的相互作用的結(jié)果，建筑物與地表的支撐力沒(méi)有直接關(guān)系，與無(wú)附載的地表 所表現(xiàn)的地面下沉有完全的區(qū)別，無(wú)附載地表的沉降與建筑物的沉降無(wú)論在時(shí)間與速率上 都有不同的表現(xiàn)。因此從沉降目標(biāo)分析，有必要將建筑物、地面等不同類(lèi)型的永久散射體 (PermanentScatter,PS)點(diǎn)區(qū)分開(kāi)來(lái)。
[0003] 從沉降機(jī)理角度分析，地面沉降類(lèi)型按成因可劃分為自然因素和人為因素類(lèi)型。 自然因素類(lèi)型主要為地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和土次固結(jié)引發(fā)的沉降等；人為因素類(lèi)型主要有超量 抽取地下水、工程建設(shè)引發(fā)的地面沉降等。且兩者表現(xiàn)出來(lái)的特征也不相同。前者具有整 體性，其對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)信息的特點(diǎn)在于一定范圍內(nèi)具有變化緩慢、梯度小等特點(diǎn)，具有可內(nèi)插 性；后者具有局部性，其對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)信息的特點(diǎn)在于相對(duì)于周?chē)匚锒跃哂凶兓荻却蟆?影響范圍有限等特點(diǎn)。因此通過(guò)從沉降機(jī)理的理論角度進(jìn)行分析可知，不同類(lèi)型地物目標(biāo) 的沉降機(jī)理存在差異，沉降信息特征也因此表現(xiàn)出不同的特征，因此應(yīng)當(dāng)開(kāi)展PS點(diǎn)的屬性 分類(lèi)工作。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004] 本發(fā)明的目的在于提出基于地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)，提出了PS數(shù)據(jù)中地面屬性數(shù)據(jù)的 提取方法。
[0005] 合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量數(shù)據(jù)中地面屬性數(shù)據(jù)的提取方法，包括如下步驟：
[0006] 導(dǎo)入地面地理數(shù)據(jù)，至少包括地面邊界的經(jīng)度和煒度；
[0007] 將地面邊界的數(shù)據(jù)沿東西方向內(nèi)收Tx，將地面邊界的數(shù)據(jù)沿南北方向內(nèi)收Ty，重 新確定地面新邊界；所述Tx為合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量數(shù)據(jù)東西方向的定位誤差，Ty為合成 孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量數(shù)據(jù)東西方向的定位誤差；
[0008] 判斷每個(gè)PS點(diǎn)是否落入地面新邊界，如果是，提取該數(shù)據(jù)；如果否，剔除該數(shù)據(jù)； 獲得提取后的第一數(shù)據(jù)集；
[0009] 判斷第一數(shù)據(jù)集內(nèi)PS點(diǎn)圖像的灰度值是否在乂^與Vmax之間，如果是，進(jìn)一步提取 該數(shù)據(jù)；如果否，剔除該數(shù)據(jù)；Vmin為地面屬性PS點(diǎn)的最小亮度值，Vmax為地面PS點(diǎn)的最大 亮度值；
[0010] 獲得進(jìn)一步提取后的第二數(shù)據(jù)集，該數(shù)據(jù)集內(nèi)的PS點(diǎn)屬性為地面。
[0011] 作為優(yōu)選方案，Vmin= 60 ;Vmax= 122〇
[0012] 本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0013] ( -）經(jīng)過(guò)時(shí)序InSAR數(shù)據(jù)采用本發(fā)明方法對(duì)地面屬性數(shù)據(jù)提取，PS點(diǎn)的正確率 為 95.6%。
[0014] (二）屬性數(shù)據(jù)提取后進(jìn)行的地面沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果與水準(zhǔn)測(cè)量相比的符合精度優(yōu)于 5mm，能滿足PS-InSAR開(kāi)展高精度地面沉降監(jiān)測(cè)的需求。
【附圖說(shuō)明】：
[0015] 圖1代表本發(fā)明在東西方向、南北方向內(nèi)收的示意圖；圖中，外部的矩形代表地理 數(shù)據(jù)所確定的地面邊界，內(nèi)部矩形代表內(nèi)收后所確定的地面邊界。
【具體實(shí)施方式】：
[0016] 實(shí)施例：
[0017] (1)地理編碼誤差分析
[0018] 在實(shí)驗(yàn)區(qū)范圍內(nèi)共選擇27個(gè)地面點(diǎn)進(jìn)行其地理編碼誤差分析，誤差統(tǒng)計(jì)如表1所 示。X向（東西向）中誤差為L(zhǎng)19米，Y向（南北向）中誤差為0.94米，平面總中誤差為 1. 52 米。
[0019] (2)二維空間分析
[0020] 以實(shí)驗(yàn)區(qū)內(nèi)地面為例，說(shuō)明數(shù)據(jù)提取的過(guò)程：
[0021] 覆蓋面積1. 3平方公里，經(jīng)過(guò)時(shí)序InSAR數(shù)據(jù)處理后共有PS點(diǎn)2931個(gè)。
[0022] 首先，導(dǎo)入地面地理數(shù)據(jù)，至少包括地面邊界的經(jīng)度和煒度；
[0023] 將地面邊界的數(shù)據(jù)沿東西方向內(nèi)收1. 19米，將地面邊界的數(shù)據(jù)沿南北方向內(nèi)收 0. 94米，重新確定地面新邊界；
[0024] 判斷2931個(gè)PS點(diǎn)中每個(gè)PS點(diǎn)是否落入地面新邊界，如果是，提取該數(shù)據(jù)；如果 否，剔除該數(shù)據(jù)；
[0025] 獲得提取后的第一數(shù)據(jù)集，該數(shù)據(jù)集內(nèi)包含1265個(gè)PS點(diǎn)；經(jīng)過(guò)分析異常點(diǎn)為206 個(gè)，正確率為83. 7%。
[0026] (3)影像特征分析
[0027] 選擇實(shí)驗(yàn)區(qū)內(nèi)選擇14個(gè)區(qū)域進(jìn)行地面的亮度信息分析，亮度統(tǒng)計(jì)信息如表2所 示。采用最值分析法可知所有地面的最小值為53,最大值為159。
[0028] 判斷第一數(shù)據(jù)集內(nèi)PS點(diǎn)圖像的灰度值是否在53與159之間，如果是，進(jìn)一步提取 該數(shù)據(jù)；如果否，剔除該數(shù)據(jù)；
[0029] 獲得進(jìn)一步提取后的第二數(shù)據(jù)集，該數(shù)據(jù)集內(nèi)的PS點(diǎn)屬性為地面。最終獲得屬于 該地面的高可信度的PS點(diǎn)1075個(gè)，經(jīng)過(guò)分析，其中異常點(diǎn)為53個(gè)，正確率為95. 1%。
[0030] 最終獲得屬于該地面的高可信度的PS點(diǎn)1075個(gè)，監(jiān)測(cè)密度為826個(gè)/平方公里。 最大沉降點(diǎn)為-14. 76mm/yr，平均沉降量為-5. 77mm/yr。
[0031] 表1地面點(diǎn)地理編碼誤差分析
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量數(shù)據(jù)中地面屬性數(shù)據(jù)的提取方法，其特征在于，包括如下步 驟： 導(dǎo)入地面地理數(shù)據(jù)，至少包括地面邊界的經(jīng)度和煒度； 將地面邊界的數(shù)據(jù)沿東西方向內(nèi)收Tx，將地面邊界的數(shù)據(jù)沿南北方向內(nèi)收Ty，重新確 定地面新邊界；所述Tx為合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量數(shù)據(jù)東西方向的定位誤差，Ty為合成孔徑 雷達(dá)干涉測(cè)量數(shù)據(jù)東西方向的定位誤差； 判斷每個(gè)PS點(diǎn)是否落入地面新邊界，如果是，提取該數(shù)據(jù)；如果否，剔除該數(shù)據(jù)；獲得 提取后的第一數(shù)據(jù)集； 判斷第一數(shù)據(jù)集內(nèi)PS點(diǎn)圖像的灰度值是否在乂^與Vmax之間，如果是，進(jìn)一步提取該數(shù) 據(jù)；如果否，剔除該數(shù)據(jù)；Vmin為地面屬性PS點(diǎn)的最小亮度值，Vmax為地面PS點(diǎn)的最大亮度 值； 獲得進(jìn)一步提取后的第二數(shù)據(jù)集，該數(shù)據(jù)集內(nèi)的PS點(diǎn)屬性為地面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量數(shù)據(jù)中地面屬性數(shù)據(jù)的提取方法，其特 征在于，Vmin= 53 ;Vmax= 159〇
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量數(shù)據(jù)中地面屬性數(shù)據(jù)的提取方法。目的在于提出了PS數(shù)據(jù)中地面屬性數(shù)據(jù)的提取方法。步驟如下：導(dǎo)入地面地理數(shù)據(jù)；將地面邊界的數(shù)據(jù)沿東西方向內(nèi)收Tx，將地面邊界的數(shù)據(jù)沿南北方向內(nèi)收Ty，重新確定地面新邊界；判斷每個(gè)PS點(diǎn)是否落入地面新邊界，如果是，提取該數(shù)據(jù)；如果否，剔除該數(shù)據(jù)；獲得提取后的第一數(shù)據(jù)集；判斷第一數(shù)據(jù)集內(nèi)PS點(diǎn)圖像的灰度值是否在Vmin與Vmax之間，如果是，進(jìn)一步提取該數(shù)據(jù)；如果否，剔除該數(shù)據(jù)。經(jīng)過(guò)本發(fā)明方法對(duì)地面屬性數(shù)據(jù)提取，PS點(diǎn)的正確率為95.1％。
【IPC分類(lèi)】G01S7-41
【公開(kāi)號(hào)】CN104765026
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510214592
【發(fā)明人】王杰, 孫鐵, 楊魁, 陳楚, 吳正鵬
【申請(qǐng)人】天津市測(cè)繪院
【公開(kāi)日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年4月29日