基于gps观测量的insar干涉图中对流层改正方法及其论证

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1、第33卷第3期武汉大学学报·信息科学版Vol.33No.32008年3月GeomaticsandInformationScienceofWuhanUniversityMarch2008文章编号:167128860(2008)0320233204文献标志码:A基于GPS观测量的InSAR干涉图中对流层改正方法及其论证11,222宋小刚李德仁廖明生程亮(1武汉大学遥感信息工程学院,武汉市珞喻路129号,430079)(2武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,武汉市珞喻路129号,430079)摘要

2、:利用一种站间和历元间的双差算法来计算InSAR结果的大气改正量。为了逐像素改正InSAR结果,引入自适应参数的支持向量机(SVM),利用稀疏的GPS站网上所获得的大气改正值回归估计未知像元上的对流层改正值。采用南加州GPS集成网络(SCIGN)数据验证了该方法的可行性。关键词:对流层延迟改正;雷达干涉测量;支持向量机中图法分类号:P228.41InSAR可以进行m级精度的全球地形测绘内插估计方法。本文基于统计学习理论,引入基和亚cm级的地面形变探测,并拥有数m的高空于支持向量机的未知点上对流层

3、延迟的最优估计[1,2]间分辨率。雷达信号经过时会发生延迟,而方法,该方法能在优化样本的情况下,使回归估计且对于重复轨道InSAR来说,对于不同时间所获函数具有较好的泛化能力,可以在最小实际风险、取的两张影像,大气状态是不同的。因此,这两幅最大置信度下对未知点作出估计。该方法不仅考影像上的任何路径延迟差都会导致相位信号的额虑了大气紊流过程,而且还考虑了与地形有关的外平移。这种额外的相位成分会给干涉图的正确对流层的垂直分层变化所引起的大气信号,估计解译带来困难。的结果相对比较理想。大气对重复轨道I

4、nSAR的影响主要是对流层延迟。对流层折射指数的变化,特别是水汽含1从GPS数据中计算对流层延迟改量的变化,会对干涉相位产生相当大的影响。正值Hanssen在1998年的研究中表明,大气影响对观测相位值的贡献可达到0.3到2.3个相位周,在GPS卫星信号经过大气层时要受到大气的有雷暴的气候条件下,这种相位误差可以达到4折射而延迟,将该延迟量作为待定参数引入到观[3]周;Rigo和Massonnet在1999年利用ERS21/测模型和解算方案中,并逐项考虑误差的来源和2数据研究Pyrenean地震

5、时发现,大气变化大大消除的办法,精密的大气延迟量(mm级)可以与增加了干涉图中的噪声,这种噪声水平大约是同定位参数一同求解出来。采用双频技术可以将电[4]震信号的2～3倍。为了能够正确地解译干涉离层延迟改正到mm级,这样就可以得到总的对相位成分,首先需要消除或改正大气的影响。流层延迟量。在利用专门的软件(如Gamit)处理由于干涉图中的大气噪声主要集中在长波波GPS数据时,会根据用户指定的所需对流层参数段上,所以可以利用GPS站网的数据来消除波长的个数,计算出观测时段上不同时刻的总对流层大于GP

6、S站间距离的大气信号。到目前为止,利延迟量。用GPS数据来减少干涉图中的大气影响很少有但是,只有两个SAR成像点之间和两次比较满意的结果,这主要有两个限制因素:①有SAR影像获取之间的相对对流层延迟才会对In2限的GPS站网空间分辨率;②缺乏有效的空间SAR推导的变形信息产生扭曲,这是因为所用的收稿日期:2008201208。项目来源:国家自然科学基金资助项目(60472039)。234武汉大学学报·信息科学版2008年3月量是相位差,而且在影像上形变总是参考于一个+[y(αj-α3∑i-∑j)

7、K(xj,xi)+ε]}3x∈SV0<α

8、V为支持向量集,NNSV为标准支持向量数。K从GPS估计出的站点A和B上的对流层延迟分(xi,xj)称为核函数,核函数的选择对构造出来的jj别为DA和DB;i、j、k为不同的历元,即SLC影像支持向量机的性能影响很大。这里选择径向基函成像时刻。2数作为对流层延迟估计算法中的核函数,其中γ为核函数宽度系数:2基于SVM的对流层延迟内插估计K(x22)(9)i,x)=exp(-

9、x-xi

10、/γ2.2对流层延迟改正的内插估计支持向量机方法的泛化能力要明显优于神经为了逐像素改正InSAR结果,必须对GP