ENVISCAPE软件中PS指导手册.docx
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ENVISCAPE软件中PS指导手册
PS用户手册
2014年11月
PS处理流程如下图：
图1PS处理流程
软件提供了一系列流程化工具来完成PS处理，包括：
1、连接图生成
2、定义感兴趣区域（可选）
3、干涉工作流
配准
干涉生成和去平
平均强度图省工程和振幅离差指数生成（MuSigma）
4、第一次反演
相干性、速率和地形残差估算
5、第二次反演
大气相位去除
相干性、速率和地形残差估算
形变估算
6、地理编码
速率和精度估算
形变结果地理编码
研究区和数据说明
本文档对PS处理进行详细的说明，用户可以参考本文档进行自己的数据处理。
文中大多数截图都是来自两组数据，软件版本是+，有一些特殊的情况，为了提高显示速度，用到了ENVIClassic。
研究区是日本莆安市，在离东京不远的千叶市，用到了两组数据集：
ENVISAT-ASAR和ALOS-PALSAR，时间空间覆盖相似，便于对比结果，还有GPS测量数据，用来验证PS的结果。
ASAR数据集包含34景降轨数据，IS2模式，VV极化，时间从2006年8月26日到2010年10月22日。
PALSAR数据集包含23景降轨数据，单极化或双极化（FBS-FBD）模式，HH极化方式，时间从2006年9月4日到2010年8月9日。
两组数据是同一个区域的，不同波长、不同传感器、不同入射角，得到的结果很相近，那么说明结果是很接近真实情况的。
本文在处理的时候，两个数据集同时处理的，在实际工作中，建议一次性处理一个数据集。
图2ASAR数据集区域（红色）和PALSAR数据集区域（蓝色）
两个数据集的时相如下表所示：
每个数据都包含三个数据文件：
.hdr（ENVI头文件）
.sml（SARscape头文件）
.kml（GoogleEarth文件）.
在本研究区内，有一些地表的沉降或抬升是在预期内的，是油气开采和地下水回填造成的。
PS工作流说明
开始之前的准备工作
在PS工作流开始之前，需要设置ENVI的系统参数和SARscape的系统参数，根据所处理的数据来设置，用一套系统推荐的默认参数。
工作流和说明
首先，选择既有高的散射又能保持良好干涉的区域（如城市区域）作为研究区是很重要的。
出于像素相干性的考虑，对输入数据的个数也是有严格要求的，因为要找到稳定的PS点。
如果输入数据不足的话，会对整个区域的相干性估计过高，从而得到估计过高的PS结果，得到错误的形变结果。
PS要求至少是20景输入数据。
在做干涉的时候，所有数据都匹配到主影像上，利用DEM去平，转换到主影像坐标系。
在有精确轨道文件和精确的参考DEM文件，程序是完全自动运行的。
如果在卫星轨道或参考DEM的地理位置有误差，需要用几何地面控制点-“GeometryGCPffile”，对SAR数据以及参考DEM进行校正。
在这种情况下，在配准过程中结合GCP计算的偏移，用来对所有输入的从影像的SAR数据校正到主影像上。
如果主影像（参考影像）是经过校正的正确的，那么就不需要GCP文件了。
干涉步骤完成之后，需要检查这一步的结果，这很重要，尤其是看配准做的如何。
PS处理是根据输入的参数：
速率和高程区间（velocityandheightrange），这取决于研究区的实际情况以及我们预期的形变情况。
设置参数的关键是要考虑到在两个时相之间，形变敏感度是λ/2，因此，较小的时间间隔将确定速率的最大范围，以避免速率反演错误。
根据处理区域，PS算法采用下面的一种方法：
如果处理的范围大于设置的面积阈值，整个区域会分成若干子区域，每个子区域会选则一个参考点，这样每个区域都会单独估算出参数，大气参数也会不一致，所以最终是以整个镶嵌的结果输出的。
如果处理的区域小于设置的阈值，那么整个区域只用一个参考点。
面积阈值是“AreaforSingleReferencePoint（平方公里）”，默认的参数是5*5平方公里，如果处理范围大于5*5平方公里，会采用第一种方法把区域分成若干小块处理，修改这个参数会对所选择的方法有影响，建议就按照默认的5，因为这对大气的估算和去除是比较适合的。
PS核心是以下两步：
（）第一次形变反演（inversion:
firststep）
输出文件：
速率、高程、相干性图和差分干涉图，包含大气信息的结果。
数据带有后缀名_first；
用线性模型从所有差分干涉图中估算的形变速率和残余高程信息，残差是大气信息（噪声和非线性目标）
对相干性高的象元进行计算。
（2）第二次反演（inversion:
secondstep）：
估算差分干涉图（dint）中的大气信息
目标高程的估算和LOS方向上形变速率的估算，在大气补偿估算之前。
这一步会找到更多的PS点，这对估算大气信息是很重要的；
可以对比相干性文件（_cc_firstand_cc），_cc应该比_cc_first相干性高；
如果研究区有很多植被覆盖（避免选这种区域，选择城市区域），可以减小低通滤波的参数（默认是1200，可以设置为500）；
编辑auxiliary文件（参考后面这部分内容），可以重新运行大气估算和生成形变结果。
最后一步是PS地理编码，得到地理坐标的矢量和栅格结果。
连接图生成
这一步是对多时相的SAR数据进行像对连接，组成若干对干涉像对，和SBAS方法不一样，PS的像对连接，无法进行编辑。
这一步确定了在PS处理中每一对干涉像对，每个数据都和主影像（参考影像）组成一对像对，所以N个时相的SAR数据，最多会组成N-1对干涉对，连接图生成工具对数据生成可靠的连接，这些像对会在干涉工作流之后，用于PS反演。
程序会自动挑选出主影像，在整个的处理中，主影像都是参考影像，其他的所有影像都会配准到主影像上。
用户也可以自己选择主影像，不过还是建议让程序自动挑选，用户自己选择主影像有可能会造成连接较少的情况。
启动连接图生成工具，在InputFie面板中，输入所有的ASAR或PALSAR数据，在OptionFile面板，InputMasterFile保持空缺，在OutputFile面板，设置输出文件路径为（OutputRootName）+_PS_processing。
图3ASAR数据处理，主影像不用输入，程序自动选择
图4PALSAR数据处理，主影像不用输入，程序自动选择
生成的连接像对都是以设置的基线阈值进行连接的，设置是在Preferences>PersistentScatterers>BaselineThreshold（%）setting中，默认的阈值是临界基线的50%，超过这个阈值的图像就不会在PS处理中使用。
这一步运行完之后，会得到连接图，每个图像都和选出来的主影像组成了像对，在生成的两个图上，一个点代表一个图像，红色的表示丢弃的图像，绿色的表示可用的图像，黄色的表示主影像。
Time-Positionplot：
该图显示的是每个像对的空间基线，x轴是时相，y轴是空间基线。
Time-Baselineplot：
该图显示的是每个像对的时间基线，x轴是时相，y轴是该像对的空间基线，像对的连线代表时间基线。
该图像从时间和空间基线角度直观的展示了数据集的相干性。
连接图可以随时查看，用这个工具/SARscape/InterferometricStacking/StackingTools/PlotViewer。
图5ASAR数据的连接图
图6PALSAR数据的连接图
多视的视数会根据系统设置中的制图分辨率CartographicGridSize自动设置，软件能处理spotlight和stripmap干涉模式，ALOSPALSAR数据，FBD和FBS模式中同样极化方式的数据可以一起使用。
图7ASAR数据集中挑选出的主影像（Asar__slc_pwr）
图8PALSAR数据集中挑选出的主影像（Palsar_FBS__slc_pwr）
工程文件Auxiliaryfile
工程文件在整个处理中都是会用到的，就像一个控制中心一样，它记录了一些必要的信息，如所有输入数据的文件路径、SBAS或PS中的每一步骤的处理进度，如果中途停止，再次处理时可以接着上次做的像对接着往下做，而不是重头开始。
该文件在处理过程中会被更新，在整个处理中，都会以该工程文件作为输入文件，如果用户想重新做某一步，可以在该文件中改相应步骤的处理标识，如：
当浏览完干涉结果之后，想调整一个参数再做一次，那么在PS或者SBAS的工程文件中，把相应步骤设置为“NotOK”，标识改为0，当再运行的时候，可以跳过前面已经运行好的步骤，从这一步重新开始做，然后这一步之后的所有步骤也会重新做。
如SBAS处理中，想重新做重去平。
重去平之后，这一部分的工程文件记录如下：
OK
20
0
把这部分内容改为下面内容，程序就会重新做冲重去平以及之后的步骤。
NotOK
0
0
注：
图像ID是从0开始依次编号的，可以在连接图生成之后的_SBAS_processing\connection_graph\文件里面查看到编号，像对的命名格式为：
_MasterDate_m_ID_SlaveDate_s_ID，这样比较容易查看。
如PS处理中，想重新做配准。
在配准之后，工程文件中有如下内容：
OK
20
修改内容如下，程序就会从配准这一步重新开始做。
NotOK
0
注：
PS没有主从影像的标识，因为主影像只有一个，图像的ID编号也是在工程文件的上面记录的。
还有一个很重要的文件是，在work路径下，这个文件记录了SBAS或者PS处理过程中用到的所有参数。
incremental模式，只有SBAS处理中有，目的是节省处理时间，当一个新的影像添加进来时，不会对所有的像对都重新进行处理，而是只对新加进来的这个图像组成的像对进行处理。
这种情况需要设置和之前的处理相同的处理参数。
如果使用了incremental模式，就不能再执行ConnectionGraphgeneration了。
开始进行SBAS或者PS处理，在干涉工作流这一步做完之前，都不要改变slc数据集存放路径，这一步完成之后，用户则可以移动slc数据集到其他位置，进行后续的处理。
感兴趣区域的裁剪
如果已知形变区域，可以先裁剪出一块研究区来，这样可以节省处理时间和空间。
用该工具裁剪的话，范围会作用于所有的图像，裁剪的子区域数据集结果会输出到一个新的文件夹下。
这一步是可选项，如果不做这一步，则会对整个影像进行PS处理。
图9感兴趣区域裁剪
应该定义一个比实际感兴趣区域（至少200像素）要大的区域，因为处理中过滤器可能会导致一些边界效应。
在这些过滤器中，大气过滤器（第二次反演中）。
该过滤器的低通滤波是对应于地面上
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