ENVISCAPE软件中PS指导手册.docx

1、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1 PS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

2、，用到了ENVI Classic。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

3、处理的，在实际工作中，建议一次性处理一个数据集。图2 ASAR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 (Google Earth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

4、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-“Geometry GCP ffile”，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

5、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（velocity and height range），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/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

6、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“Area for Single Reference Point (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: first step） 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

7、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: second step ）： 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_first and _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

8、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

9、动连接图生成工具，在Input Fie面板中，输入所有的ASAR或PALSAR数据，在Option File面板，Input Master File保持空缺，在Output File面板，设置输出文件路径为（Output Root Name）+_PS_processing。图3 ASAR数据处理，主影像不用输入，程序自动选择图4 PALSAR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PreferencesPersistent ScatterersBaseline Threshold (%) setting中，默认的阈值是临界基线的50%，超过这

10、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-Position plot：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-Baseline plot：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/Interferometric Stacking/Stacki

11、ng Tools/Plot Viewer。 图5 ASAR数据的连接图 图6 PALSAR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Cartographic Grid Size自动设置，软件能处理spotlight和stripmap干涉模式，ALOS PALSAR数据，FBD和FBS模式中同样极化方式的数据可以一起使用。图7 ASAR数据集中挑选出的主影像（Asar_slc_pwr）图8 PALSAR数据集中挑选出的主影像（Palsar_FBS_slc_pwr）工程文件Auxiliary file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

12、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

13、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_processingconnection_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

14、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Connection Graph generation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