多波段insar差分滤波相位解缠方法_靳国旺

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第４１卷第３期测绘学报Ｖｏｌ．４１，Ｎｏ．３２０１２年６月ＡｃｔａＧｅｏｄａｅｔｉｃａｅｔＣａｒｔｏｇｒａｐｈｉｃａＳｉｎｉｃａＪｕｎ．，２０１２ＪＩＮＧｕｏｗａｎｇ，ＺＨＡＮＧＨｏｎｇｍｉｎ，ＸＵＱｉｎｇ，ｅｔａｌ．ＰｈａｓｅＵｎｗｒａｐｐｉｎｇＡｌｇｏｒｉｔｈｍｗｉｔｈＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅＦｉｌｔｅｒｆｏｒＭｕｌｔｉ－ｂａｎｄＩｎＳＡＲ［Ｊ］．ＡｃｔａＧｅｏｄａｅｔｉｃａｅｔＣａｒｔｏｇｒａｐｈｉｃａＳｉｎｉｃａ，２０１２，４１（３）：４３４－４４０．（靳国旺，张红敏，徐青，等．多波段ＩｎＳＡＲ差分滤波相位解缠方法［Ｊ］．测绘学报，２０１２，４１（３）：４３４－４４０．）多波段ＩｎＳＡＲ差分滤波相位解缠方法靳国旺１，２，张红敏１，徐青１，秦志远１，施全杰１１．信息工程大学测绘学院，河南郑州４５００５２；２．中国科学院电子学研究所微波成像技术国家级重点实验室，北京１００１９０ＰｈａｓｅＵｎｗｒａｐｐｉｎｇＡｌｇｏｒｉｔｈｍｗｉｔｈＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅＦｉｌｔｅｒｆｏｒＭｕｌｔｉ－ｂａｎｄＩｎＳＡＲ１，２，ＺＨＡＮＧＨｏｎｇｍｉｎ１，ＸＵＱｉｎｇ１，ＱＩＮＺｈｉｙｕａｎ１，ＳＨＩＱｕａｎｊｉｅ１ＪＩＮＧｕｏｗａｎｇ１．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｕｒｖｅｙｉｎｇａｎｄＭａｐｐｉｎｇ，ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５００５２，Ｃｈｉｎａ；２．ＮａｔｉｏｎａｌＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｎＭｉｃｒｏｗａｖｅＩｍａｇｉｎｇ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９０，ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｅｗｐｈａｓｅｕｎｗｒａｐｐｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｆｉｌｔｅｒｆｏｒｍｕｌｔｉ－ｂａｎｄＩｎＳＡＲｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｂｙｔａｋｉｎｇｚｅｒｏｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｖｅｃｔｏｒｆｉｌｔｅｒｉｎｇｏｆｉｎｔｅｒｆｅｒｏｇｒａｍｆｏｒｒｅｆｅｒｅｎｃｅ．Ｉｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｔｈｅｉｎｔｅｒｆｅｒｏｇｒａｍｗｉｔｈｓｈｏｒｔｅｒｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｔｏｔｈｅｏｎｅｗｉｔｈｌｏｎｇｅｒｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓｏｆｆｒｉｎｇｅｓ，ａｓｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｆｉｌｔｅｒｉｎｇａｎｄｐｈａｓｅｕｎｗｒａｐｐｉｎｇ．Ｉｔｕｎｗｒａｐｓｔｈｅｐｈａｓｅｓｗｉｔｈｓｈｏｒｔｅｒｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｕｎｗｒａｐｐｅｄｐｈａｓｅｓｗｉｔｈｌｏｎｇｅｒｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ．Ａｌｌｔｈｅｐｈａｓｅｓｉｎｉｎｔｅｒｆｅｒｏｇｒａｍｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂａｎｄｓａｒｅｕｓｅｄｉｎｐｈａｓｅｕｎｗｒａｐｐｉｎｇ，ｓｏｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎｄｔｈｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆｐｈａｓｅｕｎｗｒａｐｐｉｎｇａｒｅｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｍｕｌｔｉ－ｂａｎｄｉｎｔｅｒｆｅｒｏｇｒａｍｓｆｒｏｍＤＥＭｗｅｒｅａｐｐｌｉｅｄｉｎｐｈａｓｅｕｎｗｒａｐｐｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅｕｎｗｒａｐｐｅｄｐｈａｓｅｓｗｅｒｅｓａｔｉｓｆｙｉｎｇ，ａｓｖａｌｉｄａｔｅｄｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｐｈａｓｅｕｎｗｒａｐｐｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＩｎＳＡＲ；ｍｕｌｔｉ－ｂａｎｄ；ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ；ｆｉｌｔｅｒ；ｐｈａｓｅｕｎｗｒａｐｐｉｎｇ摘要：依据干涉图零中频矢量滤波经验，设计了多波段ＩｎＳＡＲ干涉图的差分滤波相位解缠方法。该方法将较短波长干涉图与较长波长干涉图的解缠结果进行差分处理，以降低干涉条纹频率，提高滤波效果和相位解缠性能，从而以较长波长干涉图的解缠结果指导较短波长干涉图的相位解缠。充分利用不同波段干涉图之间的互补相位信息，提高相位解缠的可靠性和解缠精度。采用由ＤＥＭ仿真的多波段干涉图进行了相位解缠试验，得到了满意的解缠结果，验证了该解缠方法的有效性。关键词：合成孔径雷达干涉测量；多波段；差分；滤波；相位解缠中图分类号：Ｐ２３７文献标识码：Ａ文章编号：１００１－１５９５（２０１２）０３－０４３４－０７基金项目：国家自然科学基金（４０７７１１４２；４０８７１２１３；４１０７１２９６）；国家８６３计划（２００７ＡＡ１２０３０２）；中国博士后科学基金（２００８０１１１１）；国家西部１：５００００地形图空白区测图工程多基线ＩｎＳＡＲ相位解缠的思想；文献［５］利用两１引言邻近载频扩大相位模糊区间，从而可避免相位模［１－３］合成孔径雷达干涉测量（ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ糊，为ＩｎＳＡＲ处理提供了新思路；文献［６］将最小ｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｐｅｒｔｕｒｅｒａｄａｒ，ＩｎＳＡＲ）技术发展迅速，均方（ｌｅａｓｔｍｅａｎｓｑｕａｒｅｓ，ＬＭＳ）用于多波段、多在快速地形测绘和地表形变监测中表现出非凡优基线ＩｎＳＡＲ相位解缠；文献［７］将最大似然势。为了增强对地形陡峭地区的干涉处理能力，（ｍａｘｉｍｕｍｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）方法用于多通道相位解提高反演数字高程模型（ｄｉｇｉｔａｌｅｌｅｖａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ，缠。在多波段ＩｎＳＡＲ获取高精度ＤＥＭ方面，文ＤＥＭ）的可靠性和精度，各国研究者已将目光聚献［８—１４］先后进行了研究，通过对多波段干涉数焦于多波段、多基线ＩｎＳＡＲ技术。据的组合处理提高高程信息反演精度。在多波段、多基线ＩｎＳＡＲ处理中，相位解缠国内机载双天线ＩｎＳＡＲ系统已成功应［１５］仍是一个关键问题。在多波段ＩｎＳＡＲ相位解缠用，但尚无专门的多波段ＩｎＳＡＲ系统，为了促方面，国内外已有一些研究基础。文献［４］较早进我国多波段ＩｎＳＡＲ技术的发展，本文利用由地介绍了利用不同数学方法进行多频（多波段）、ＤＥＭ仿真的多波段ＩｎＳＡＲ干涉图进行了相位解 第３期靳国旺，等：多波段ＩｎＳＡＲ差分滤波相位解缠方法４３５缠研究和试验。依据干涉图零中频矢量滤波能够对于单发双收式的ＩｎＳＡＲ系统，ΔＲ与理论对密集条纹干涉图进行零中频处理，有效降低干干涉相位Δａ的关系为［１６］涉条纹频率并得到较好滤波效果的经验，利用ΔＲ＝λΔａ／２π（６）较长波长干涉图的解缠结果构建参考干涉图并对此时较短波长干涉图进行差分处理，降低条纹频率，提ｈλＲｓｉｎθｄｈ＝ｄΔａ≈ｄΔａ（７）高滤波效果，去除相位欠采样，解决频谱混叠，设Δａ２πＢｃｏｓ（θ－α）对于单发单收式的ＩｎＳＡＲ系统，ΔＲ与理论计了以较长波长干涉图的解缠结果指导较短波长干涉相位Δａ的关系为干涉图进行相位解缠的多波段ＩｎＳＡＲ差分滤波ΔＲ＝λΔａ／４π（８）相位解缠方法。通过试验，验证了该方法能把不λＲｓｉｎθ同波段的干涉数据进行组合处理，可逐步精化解ｄｈ≈ｄΔａ（９）２πＢｃｏｓ（θ－α）缠结果，从而提高相位解缠的可靠性和精度。由式（７）、（９）可知，波长λ越短，等量的高程２多波段ＩｎＳＡＲ基本原理变化对应的相位变化越大，干涉相位越容易出现欠采样，相位解缠越难；但是，波长λ越短，所能反如图１所示为ＩｎＳＡＲ基本几何原理示意图。演的高程精度越高。记主天线相位中心为Ｓ１，辅天线相位中心为Ｓ２，为了分析问题方便，假定所采用的是三波段Ｓ１的航高为Ｈ，地面点Ｐ的高程为ｈ，对应侧视重复轨道ＩｎＳＡＲ系统，各波段的系统参数仅波长角为θ，Ｓ１和Ｓ２形成的基线长度为Ｂ，基线水平不同。令波长分别为λ１、λ２和λ３，则有角为α，Ｓ１到Ｐ的斜距为Ｒ，Ｓ２到Ｐ的斜距为ｄΔＲ＝λ１ｄΔａ１／４π＝λ２ｄΔａ２／４π＝λ３ｄΔａ３／４πＲ′，Ｒ和Ｒ′之间的斜距差为ΔＲ。（１０）因此λ１ｄΔａ１＝λ２ｄΔａ２＝λ３ｄΔａ３（１１）３多波段ＩｎＳＡＲ差分滤波相位解缠方法各波段干涉图之间的精确匹配是成功进行差分滤波相位解缠的基础。为了确保干涉图的子像元级配准，可将波长最长ＩｎＳＡＲ主影像作为基准影像，采用强度影像相关系数匹配与最小二乘匹图１ＩｎＳＡＲ几何示意图配相结合的策略，对其余各影像进行准配和重采Ｆｉｇ．１ＳｋｅｔｃｈｍａｐｏｆＩｎＳＡＲｇｅｏｍｅｔｒｙ样，再计算以最长波长主影像为基准的各干涉图。根据ＩｎＳＡＲ基本原理可知，Ｐ点高程ｈ为假定各波段波长由长至短依次排列为λ１，λ２，…，λ（Ｎ为波段数），相应的Ｎ幅干涉图分别为ｈ＝Ｈ－Ｒｃｏｓθ（１）Ｎ式中Ｉｎｔｅｒ１，Ｉｎｔｅｒ２，…，ＩｎｔｅｒＮ。根据对ＩｎＳＡＲ基本原理的π分析可知：在相位噪声相当的情况下，由最长波长获θ＝＋α－β（２）２取的干涉图Ｉｎｔｅｒ１条纹最稀疏，干涉质量最好，相位在△Ｓ１Ｓ２Ｐ中，根据余弦定理有解缠最容易；由最短波长获取的干涉图ＩｎｔｅｒＮ条纹２２２２ｃｏｓβ＝Ｒ＋Ｂ－（Ｒ－ΔＲ）＝ΔＲ＋Ｂ－ΔＲ最密集，干涉质量最差，相位解缠最困难。２ＲＢＢ２Ｒ２ＲＢ由式（１１）可知，干涉图Ｉｎｔｅｒｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）（３）和Ｉｎｔｅｒ（ｊ＝１，２，…，Ｎ；ｊ＞ｉ）对应像元处的真实ｊ则β为干涉相位微分存在如下关系２ΔＲＢΔＲβ＝ａｒｃｃｏｓ（＋－）（４）ｄＢ２Ｒ２ＲＢａｉλｊ（１２）＝联立式（１）、（２）和式（４），可得ｄａｊλｉ２式（１２）表明任意两波段干涉图中对应的真实干涉πΔＲＢΔＲｈ＝Ｈ－Ｒｃｏｓ（＋α－ａｒｃｃｏｓ（＋－））２Ｂ２Ｒ２ＲＢ相位微分与波长成反比。实际情况下，由于噪声（５）因素的影响，解缠后的干涉相位微分不能严格满 ４３６Ｊｕｎｅ２０１２Ｖｏｌ．４１Ｎｏ．３ＡＧＣＳｈｔｔｐ：∥ｘｂ．ｓｉｎｏｍａｐｓ．ｃｏｍ足此式。分，得到差分干涉图ＤＩｎｔｅｒｊ在最长波长干涉图已正确解缠的基础上，为ＤＩｎｔｅｒ＝Ｉｎｔｅｒ－Ｉｎｔｅｒ０（１４）ｊｊｊ了提高对较短波长、较高频率干涉图的解缠效果，通过差分处理，可以降低较短波长干涉图的可根据式（１２），逐点计算其解缠后的干涉相位微干涉条纹频率，减少相位欠采样，解决频谱混叠问０ｄａｉ题。干涉图Ｉｎｔｅｒｊ中包含高精度高程信息的高频分参考值ｄａｊ＝λｉ，再将较短波长的干涉图与λｊ部分被有效地降低到低频，既有利于滤波处理又该参考值进行差分处理，从而降低干涉条纹频率，有利于相位解缠。提高干涉图滤波效果和干涉质量，减少干涉相位对差分干涉图ＤＩｎｔｅｒｊ进行滤波后，可进行欠采样，解决频谱混叠，提高相位解缠质量。高质量的相位解缠，再结合基准干涉图Ｉｎｔｅｒ０，得ｊ在进行差分处理时，需要利用较长波长干涉到干涉图Ｉｎｔｅｒｊ的解缠结果。图Ｉｎｔｅｒｉ的解缠干涉相位ｉ来构造较短波长干按照上述思想，本文设计的多波段ＩｎＳＡＲ差涉图Ｉｎｔｅｒ的基准干涉图Ｉｎｔｅｒ０，相应像元的相ｊｊ分滤波相位解缠流程如图２所示。从最长波长干位值０为ｊ涉图Ｉｎｔｅｒ１的滤波和相位解缠出发，依次进行差０＝ｉ·λ（１３）分滤波和相位解缠，直至最短波长干涉图ＩｎｔｅｒＮｊｉλｊ解缠完毕。再将干涉图Ｉｎｔｅｒ与基准干涉图Ｉｎｔｅｒ０作差ｊｊ图２多波段ＩｎＳＡＲ差分滤波相位解缠流程Ｆｉｇ．２Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｐｈａｓｅｕｎｗｒａｐｐｉｎｇｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｆｉｌｔｅｒｆｏｒｍｕｌｔｉ－ｂａｎｄＩｎＳＡＲ（５）将干涉图Ｉｎｔｅｒ与基准干涉图Ｉｎｔｅｒ０中多波段ＩｎＳＡＲ差分滤波相位解缠主要包括２２以下关键步骤：相应像素处的相位值作差分，得到差分干涉（１）利用频率域低通滤波或者空间域（零中图ＤＩｎｔｅｒ２频）矢量滤波等方法对最长波长、最低频率的干涉ＤＩｎｔｅｒ＝Ｉｎｔｅｒ－Ｉｎｔｅｒ０（１６）２２２图Ｉｎｔｅｒ１进行滤波处理。（６）采用频率域低通滤波或空间域矢量滤波（２）计算相干图、伪相干图或残差点图等干等方法对差分干涉图２进行滤波处理；涉质量图。（７）采用质量图区域生长、直接相位积分和（３）采用质量图区域生长、直接相位积分和移动曲面相位拟合相结合的自适应相位解缠方法移动曲面相位拟合相结合的自适应相位解缠方法对滤波后的差分干涉图２进行相位解缠；对滤波后的干涉图Ｉｎｔｅｒ１进行相位解缠。（８）由差分干涉图解缠结果和基准干涉图得（４）利用干涉图Ｉｎｔｅｒ１的解缠结果，根据波长到干涉图２的解缠结果；λ２与波长λ１之间的比例关系，构建基准干涉图（９）参照步骤（４）—（８），依次由较长波长干Ｉｎｔｅｒ０。若以（ｍｏｄ２π）表示按２π对，则基涉图的解缠结果指导较短波长干涉图的相位解２求模准干涉图中各像素的相位值０与干涉图Ｉｎｔｅｒ解缠，直至最短波长干涉图解缠完毕。２１缠结果中各像素相位值１之间的关系为４试验０１（·λ）（ｍｏｄ２π）（１５）２＝１λ２为了验证所设计的多波段ＩｎＳＡＲ差分滤波 第３期靳国旺，等：多波段ＩｎＳＡＲ差分滤波相位解缠方法４３７相位解缠方法的有效性，采用由不同地区ＤＥＭ图２的解缠结果构建的基准（模糊）干涉图３，仿真的多波段干涉图进行了相位解缠试验。仿真图４（ｋ）为干涉图３与基准干涉图３作差分得到多波段ＩｎＳＡＲ干涉图所用的ＤＥＭ之一为由网的差分干涉图３，图４（ｌ）为差分干涉图３的矢量上免费下载的海南某地区ＳＲＴＭ９０ｍ格网间距滤波结果，图４（ｍ）为由差分干涉图３解缠结果和的ＤＥＭ，其灰度图如图３所示，相关仿真参数如基准干涉图得到的干涉图３的解缠结果。表１所示。在进行多波段干涉图仿真时，加入了均值为０，方差为０．０３９５ｒａｄ２的相位噪声。图３ＳＲＴＭ９０ｍ间距的ＤＥＭＦｉｇ．３ＳＲＴＭＤＥＭｓｐａｃｉｎｇ９０ｍｅｔｅｒｓ表１仿真多波段ＩｎＳＡＲ干涉图所用的参数Ｔａｂ．１Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓｕｓｅｄｉｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｍｕｌｔｉ－ｂａｎｄｉｎｔｅｒｆｅｒｏｇｒａｍｓ参数类型参数值ＤＥＭ格网间距／ｍ９０宽／ｐｏｉｎｔ１０２４高／ｐｏｉｎｔ１０２４基线长度／ｍ２０基线水平角／（°）０波长１／ｍ０．１８波长２／ｍ０．０９波长３／ｍ０．０６航高／ｍ２３３０００．０多普勒中心频率／Ｈｚ０干涉图方位向尺寸／ｍ９０干涉图距离向尺寸／ｍ９０中心侧视角／（°）２３相位噪声均值／ｒａｄ０相位噪声方差／ｒａｄ２０．０３９５图４（ａ）至图（ｃ）为仿真的多波段干涉图，干涉图大小如表２所示。图４（ｄ）为干涉图１的矢量滤波结果，图４（ｅ）为干涉图１的解缠结果，图４（ｆ）为根据波长比例关系由干涉图１的解缠结果构建的基准（模糊）干涉图２，图４（ｇ）为干涉图２与基准干涉图２作差分得到的差分干涉图２，图４（ｈ）为差分干涉图２的矢量滤波结果，图４（ｉ）为由差分干涉图２解缠结果和基准干涉图得到的干涉图２的解缠结果，图４（ｊ）为由干涉 ４３８Ｊｕｎｅ２０１２Ｖｏｌ．４１Ｎｏ．３ＡＧＣＳｈｔｔｐ：∥ｘｂ．ｓｉｎｏｍａｐｓ．ｃｏｍ试验结果可以清楚地看到，由最短波长干涉图获取的解缠结果细节最丰富，这也表明由最短波长获取的干涉图进行高程信息反演时精度最高。由于对最短波长的干涉图进行相位解缠最难，因此从最短波长干涉图的解缠效果即可说明整体解缠效果。为了验证本文方法有效，根据ＤＥＭ计算了不含噪声的最短波长干涉图的理论解缠结果，如图６所示，对应的局部放大结果如图７所示。对比图４（ｍ）与图６，图５（ｆ）与图７，可图４相位解缠各步骤成果图以发现，本文的解缠结果与理论解缠结果一致，充Ｆｉｇ．４Ｒｅｓｕｌｔｓｉｎｅａｃｈｓｔｅｐｏｆｐｈａｓｅｕｎｗｒａｐｐｉｎｇ分验证了本文方法的有效性。表２干涉图大小Ｔａｂ．２Ｓｉｚｅｏｆｉｎｔｅｒｆｅｒｏｇｒａｍ像素参数类型参数值宽５２８高１０２４为了充分说明基于差分滤波的多波段ＩｎＳＡＲ相位解缠方法在解决干涉相位欠采样处的解缠能力和对噪声的稳健性，分别对上述试验结果按较大比例进行了显示，结果如图５所示。从放大的图６理论解缠结果Ｆｉｇ．６Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｐｈａｓｅｕｎｗｒａｐｐｉｎｇｒｅｓｕｌｔ图７局部放大的理论解缠结果Ｆｉｇ．７Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｐｈａｓｅｕｎｗｒａｐｐｉｎｇｒｅｓｕｌｔｚｏｏｍｅｄｉｎ为了验证本文多波段相位解缠方法相比于传统单波段相位解缠方法的优势，对图４（ｃ）中的干涉图进行滤波之后，分别采用质量图区域生长方法和直接相位积分方法进行了相位解缠。通过试验，对于该干涉图，当相干性阈值取０．９３时，由给图５局部放大成果图定的高相干点进行区域生长没有解缠错误的点和Ｆｉｇ．５Ｌｏｃａｌｒｅｓｕｌｔｓｚｏｏｍｅｄｉｎ 第３期靳国旺，等：多波段ＩｎＳＡＲ差分滤波相位解缠方法４３９误差传递，此时的解缠结果如图８所示，相应的局部放大结果如图１０所示。采用直接相位积分方法的解缠结果如图９所示，相应的局部放大结果如图１１所示。对比图５（ｆ）、图１０、图１１可以发现，采用多波段差分滤波相位解缠方法可以对欠采样区域进行有效解缠，而采用传统单波段解缠方法会无法解缠或者出现解缠错误和误差传递，从而验证了多波段ＩｎＳＡＲ差分滤波相位解缠方图１０局部放大的区域生长解缠结果法能够依据差分滤波策略，有效降低较短波长干Ｆｉｇ．１０Ｐｈａｓｅｕｎｗｒａｐｐｉｎｇｒｅｓｕｌｔｚｏｏｍｅｄｉｎｗｉｔｈｒｅ－涉条纹频率，减少相位欠采样，解决干涉图频谱混ｇｉｏｎｇｒｏｗｉｎｇ叠问题，从而解决短波长干涉图欠采样区域相位解缠难题。图１１局部放大的直接积分解缠结果Ｆｉｇ．１１Ｐｈａｓｅｕｎｗｒａｐｐｉｎｇｒｅｓｕｌｔｚｏｏｍｅｄｉｎｗｉｔｈｄｉ－ｒｅｃｔｉｎｔｅｇｒａｌ为了定量说明差分滤波相位解缠方法在解决图８区域生长单波段解缠结果欠采样问题方面的优势，分别统计了原始干涉图、Ｆｉｇ．８Ｐｈａｓｅｕｎｗｒａｐｐｉｎｇｒｅｓｕｌｔｏｆｓｉｎｇｌｅｂａｎｄ滤波后干涉图和差分滤波后干涉图的残差点数ｗｉｔｈｒｅｇｉｏｎｇｒｏｗｉｎｇ目。各干涉图的残差点数目如表３所示。由表３的统计结果可以看出：相对于传统单波段干涉图滤波方法，采用多波段干涉图差分滤波方法能更加有效地降低残差点数目，从而为可靠的相位解缠奠定了基础。表３残差点数统计Ｔａｂ．３Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓｏｆｒｅｓｉｄｕｅ’ｓｎｕｍｂｅｒ干涉图类型正残差点数负残差点数滤波前４９２４９６干涉图１直接滤波后９９———滤波前５８１５８４干涉图２直接滤波后１８１８差分滤波后５２滤波前１０１０１００８干涉图３直接滤波后１０３１０５图９直接相位积分单波段解缠结果差分滤波后４４Ｆｉｇ．９Ｐｈａｓｅｕｎｗｒａｐｐｉｎｇｒｅｓｕｌｔｏｆｓｉｎｇｌｅｂａｎｄｗｉｔｈｄｉｒｅｃｔｉｎｔｅｇｒａｌ本文中，在采用差分滤波方法进行多波段ＩｎＳＡＲ相位解缠时，对于每幅差分滤波后的干涉 ４４０Ｊｕｎｅ２０１２Ｖｏｌ．４１Ｎｏ．３ＡＧＣＳｈｔｔｐ：∥ｘｂ．ｓｉｎｏｍａｐｓ．ｃｏｍ图均采用直接相位积分方法进行相位的积分和解干涉测量［Ｍ］．北京：科学出版社，２００２．）［３］ＪＩＮＧｕｏｗａｎｇ．ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＫｅｙＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓｆｏｒ缠处理，为了客观、定量地比较该方法相对于传统ＡｃｃｕｒａｔｅＤＥＭＤｅｒｉｖｉｎｇｆｒｏｍＩｎＳＡＲ［Ｄ］．Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ：单波段相位解缠方法的优势，在对每幅干涉图进ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｕｒｖｅｙｉｎｇａｎｄＭａｐｐｉｎｇ，ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ行单波段相位解缠时也采用了直接相位积分解缠Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００７．（靳国旺．ＩｎＳＡＲ获取高精度ＤＥＭ关键方法。由于干涉图３的结果更能说明两种方法的处理技术研究［Ｄ］．郑州：信息工程大学测绘学院，２００７．）差异，在表４中给出了两种方法的解缠结果与理［４］ＸＵＷ，ＣＨＡＮＧＣ，ＫＷＯＨＬＫ，ｅｔａｌ．ＰｈａｓｅＵｎｗｒａｐｐｉｎｇ论结果之差的方差。从表４中可以明显看出，在ｏｆＳＡＲＩｎｔｅｒｆｅｒｏｇｒａｍｗｉｔｈＭｕｌｔｉ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｒＭｕｌｔｉ－ｂａｓｅｌｉｎｅ［Ｃ］∥ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＩＥＥＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅ噪声水平相同的情况下，多波段ＩｎＳＡＲ差分滤波ａｎｄＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎｇＳｙｍｐｏｓｉｕｍ，ＩＧＡＲＳＳ’９４．Ｐａｓａｄｅｎａ：相位解缠方法明显优于单波段相位解缠方法。ＩＥＥＥＣｏｍｐｕｔｅｒＳｏｃｉｅｔｙ，１９９４：７３０－７３２．表４干涉图３的解缠结果与理论值之差的方差［５］ＳＣＨＭＩＴＴＫ，ＷＩＥＳＢＥＣＫＷ．ＡｎＩｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃＳＡＲＰｒｏｃｅｓｓｏｒＡｖｏｉｄｉｎｇＰｈａｓｅＡｍｂｉｇｕｉｔｉｅｓ［Ｃ］∥ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓＴａｂ．４ＶａｒｉａｎｃｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｂｅｔｗｅｅｎｕｎｗｒａｐｐｅｄｐｈａｓｅｓｏｆＩＥＥＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅａｎｄＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎｇａｎｄｔｈｅｉｒｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｖａｌｕｅｓｆｏｒｉｎｔｅｒｆｅｒｏｇｒａｍｓ３Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ，ＩＧＡＲＳＳ’９７．Ｆｌｏｒｅｎｃｅ：ＩＥＥＥＣｏｍｐｕｔｅｒ干涉图名解缠方法差的方差／ｒａｄ２Ｓｏｃｉｅｔｙ，１９９７：１７１３－１７１５．直接积分解缠６．８６３６８４［６］ＶＩＮＯＧＲＡＤＯＶＭＶ，ＥＬＩＺＡＶＥＴＩＮＩＶ．ＰｈａｓｅＵｎｗｒａｐｐｉｎｇ干涉图３差分滤波解缠０．１８６８１４ＭｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅＭｕｌｔｉｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄＭｕｌｔｉｂａｓｅｌｉｎｅＩｎｔｅｒｆｅｒ－ｏｍｅｔｒｙ［Ｃ］∥ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＩＥＥＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅ通过对仿真的多波段ＩｎＳＡＲ干涉图进行相ａｎｄＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎｇＳｙｍｐｏｓｉｕｍ，ＩＧＡＲＳＳ’９８．Ｓｅａｔｔｌｅ：位解缠试验，可以发现，在噪声水平相同的情况ＩＥＥＥＣｏｍｐｕｔｅｒＳｏｃｉｅｔｙ，１９９８：１１０３－１１０５．［７］ＦＯＲＮＡＲＯＧ，ＰＡＵＣＩＵＬＬＯＡ．ＰｈａｓｅＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅ－ｂａｓｅｄ下，采用新提出的差分滤波相位解缠方法，可以由ＭｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌＰｈａｓｅＵｎｗｒａｐｐｉｎｇ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ较长波长干涉图的解缠结果指导较短波长干涉图ｏｎＩｍａｇｅＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，２００５，１４（７）：９６０－９７２．的相位解缠，从而解决干涉相位欠采样区域的相［８］ＬＡＮＡＲＩＲ，ＦＯＲＮＡＲＯＧ．ＧｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆＤｉｇｉｔａｌ位解缠难题，并且该方法对相位噪声具有一定的ＥｌｅｖａｔｉｏｎＭｏｄｅｌｓｂｙＵｓｉｎｇＳＩＲ－Ｃ／Ｘ－ＳＡＲＭｕｌｔｉｆｒｅｑｕｅｎｃｙ稳健性。Ｔｗｏ－ｐａｓｓＩｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ：ｔｈｅＥｔｎａＣａｓｅＳｔｕｄｙ［Ｊ］．ＩＥＥＥ但是，在应用该解缠方案时，要求最长波长干ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅａｎｄＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎｇ，１９９６，３４（５）：１０９７－１１１４．涉图中不存在干涉相位欠采样，以保证其可解缠［９］ＥＩＮＥＤＥＲＭ，ＡＤＡＭＮ．ＡｖｏｉｄｉｎｇＰｈａｓｅＵｎｗｒａｐｐｉｎｇｉｎ性，并且在相位解缠过程中，较低频干涉图的解缠ＤＥＭＧｅｎｅｒａｔｉｏｎｂｙＦｕｓｉｎｇＭｕｌｔｉ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙＡｓｃｅｎｄｉｎｇａｎｄ结果会影响较高频干涉图的相位解缠质量。ＤｅｓｃｅｎｄｉｎｇＩｎｔｅｒｆｅｒｏｇｒａｍｓ［Ｃ］∥ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＩＥＥＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅａｎｄＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎｇＳｙｍｐｏｓｉｕｍ，５总结ＩＧＡＲＳＳ’０４．Ａｎｃｈｏｒａｇｅ：ＩＥＥＥＣｏｍｐｕｔｅｒＳｏｃｉｅｔｙ，２００４：４７７－４８０．本文设计了多波段ＩｎＳＡＲ差分滤波相位解［１０］ＥＩＮＥＤＥＲＭ，ＫＲＩＥＧＥＲＧ．ＩｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃＤｉｇｉｔａｌ缠方法，采用由ＳＲＴＭＤＥＭ仿真的多波段干涉ＥｌｅｖａｔｉｏｎＭｏｄｅｌＲｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ：ＥｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓｆｒｏｍＳＲＴＭ图进行了相位解缠试验，得到了满意的相位解缠ａｎｄＭｕｌｔｉ－ｃｈａｎｎｅｌＡｐｐｒｏａｃｈｅｓｆｏｒＦｕｔｕｒｅＭｉｓｓｉｏｎｓ［Ｃ］∥结果，验证了其有效性。ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＩＥＥＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅａｎｄＲｅｍｏｔｅ在后续研究中，将进一步研究地形起伏状况ＳｅｎｓｉｎｇＳｙｍｐｏｓｉｕｍ，ＩＧＡＲＳＳ’０５．Ｓｅｏｕｌ：ＩＥＥＥＣｏｍｐｕｔｅｒＳｏｃｉｅｔｙ，２００５：２２６４－２２６７．对波长组合要求和相位解缠的影响，研究最佳波［１１］ＰＡＳＣＡＺＩＯＶ，ＳＣＨＩＲＩＮＺＩＧ．ＥｓｔｉｍａｔｉｏｎｏｆＴｅｒｒａｉｎ长组合，为多波段ＩｎＳＡＲ系统设计提供辅助决策ＥｌｅｖａｔｉｏｎｂｙＭｕｌｔｉｆｒｅｑｕｅｎｃｙＩｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃＷｉｄｅＢａｎｄ信息。ＳＡＲＤａｔａ［Ｊ］．ＩＥＥＥＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＬｅｔｔｅｒｓ，２００１，８（１）：７－９．参考文献：［１２］ＤｅＺＡＮＦ，ＦＯＲＮＡＲＯＧ，ＧＵＡＲＮＩＥＲＩＡＭ，ｅｔａｌ．ＣｏｈｅｒｅｎｔＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓｆｏｒＭｕｌｔｉＣｈａｎｎｅｌＳＡＲＩｎｔｅｒｆｅｒ－［１］ＧＲＡＨＡＭＬＣ．ＳｙｎｔｈｅｔｉｃＩｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒＲａｄａｒｆｏｒｏｍｅｔｒｙ∥ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＩＥＥＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅＴｏｐｏｇｒａｐｈｉｃＭａｐｐｉｎｇ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＩＥＥＥ，１９７４，ａｎｄＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎｇＳｙｍｐｏｓｉｕｍ，ＩＧＡＲＳＳ’０５．Ｓｅｏｕｌ：６２（６）：７６３－７６８．ＩＥＥＥＣｏｍｐｕｔｅｒＳｏｃｉｅｔｙ，２００５：１１９１－１１９４．［２］ＷＡＮＧＣｈａｏ，ＺＨＡＮＧＨｏｎｇ，ＬＩＵＺｈｉ．Ｓｐａｃｅｂｏｒｎｅ［１３］ＷＡＮＧＷｅｉ．ＨｅｉｇｈｔＲｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＵｓｉｎｇＭｕｌｔｉｆｒｅｑｕｅｎｃｙＳｙｎｔｈｅｔｉｃＡｐｅｒｔｕｒｅＲａｄａｒＩｎｔｒｅｆｅｒｏｍｅｔｒｙ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＳｃｉｅｎｃｅＰｒｅｓｓ，２００２．（王超，张红，刘智．星载合成孔径雷达（下转第４４８页） ４４８Ｊｕｎｅ２０１２Ｖｏｌ．４１Ｎｏ．３ＡＧＣＳｈｔｔｐ：∥ｘｂ．ｓｉｎｏｍａｐｓ．ｃｏｍａｎｄＭｕｌｔｉｇｒｉｄＴｅｃｈｎｉｑｕｅ［Ｊ］．ＡｃｔａＧｅｏｄａｅｔｉｃａｅｔＣａｒｔｏ－ＳＡＲＩｎｔｅｒｆｅｒｏｇｒａｍｓ：ＳｔａｔｉｓｔｉｃａｌＳｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎａｎｄｇｒａｐｈｉｃａＳｉｎｉｃａ，２０１０，３９（１）：８２－８７．（刘子龙，蔡斌，董ＧｅｎｅｒａｌｉｚｅｄＮｅｔｗｏｒｋＭｏｄｅｌｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎ臻．基于局部频率和多网格技术的ＩｎＳＡＲ相位解缠算法ＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅａｎｄＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎｇ，２００２，４０（８）：［Ｊ］．测绘学报，２０１０，３９（１）：８２－８７．）１７０９－１７１９．［１８］ＰＲＩＴＴＭＤ，ＳＨＩＰＭＡＮＪＳ．Ｌｅａｓｔ－ｓｑｕａｒｅｓＴｗｏ－ｄｉｍｅｎ－（责任编辑：雷秀丽）ｓｉｏｎａｌＰｈａｓｅＵｎｗｒａｐｐｉｎｇＵｓｉｎｇＦＦＴ＇ｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓ－ａｃｔｉｏｎｓｏｎＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅａｎｄＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎｇ，１９９４，３２（３）：收稿日期：２０１１－０３－２４７０６－７０８．修回日期：２０１１－１０－１４［１９］ＣＡＲＢＡＬＬＯＧＦ，ＦＩＥＧＵＴＨＰＷ．ＰｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃＣｏｓｔ第一作者简介：陈强（１９７４—），男，博士，副教授，主要ＦｕｎｃｔｉｏｎｓｆｏｒＮｅｔｗｏｒｋＦｌｏｗＰｈａｓｅＵｎｗｒａｐｐｉｎｇ［Ｊ］．从事摄影测量与遥感的教学和科研工作。ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅａｎｄＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎｇ，Ｆｉｒｓｔａｕｔｈｏｒ：ＣＨＥＮＱｉａｎｇ（１９７４—），ｍａｌｅ，ＰｈＤ，ａｓｓｏｃｉａｔｅ２０００，３８（５）：２１９２－２２０１．［２０］ＫＡＭＰＥＳＢＭ，ＨＡＮＳＳＥＮＲＦ，ＰＥＲＳＫＩＺ．Ｒａｄａｒｐｒｏｆｅｓｓｏｒ，ｍａｊｏｒｓｉｎｐｈｏｔｏｇｒａｍｍｅｔｒｙａｎｄｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓ－ＩｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙｗｉｔｈＰｕｂｌｉｃＤｏｍａｉｎＴｏｏｌｓ［Ｃ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｉｎｇ．ＦＲＩＮＧＥ２００３Ｗｏｒｋｓｈｏｐ．Ｆｒａｓｃａｔｉ：［ｓ．ｎ．］，２００３．Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｗｊｔｕｃｑ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ［２１］ＣＨＥＮＣＷ，ＺＥＢＫＥＲＨＡ．ＰｈａｓｅＵｎｗｒａｐｐｉｎｇｆｏｒＬａｒｇｅ櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂（上接第４４０页）［１６］ＪＩＮＧｕｏｗａｎｇ，ＸＵＱｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＹａｎ，ｅｔａｌ．ＴｈｅＺｅｒｏＩｎＳＡＲＤａｔａ［Ｄ］．Ｈａｒｂｉｎ：ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏ－ＩｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅＦｒｅｑｕｅｎｃｙＶｅｃｔｏｒＦｉｌｔｅｒｉｎｇｆｏｒＩｎｔｅｒｆｅｒｏ－ｇｙ，２００６．（王伟．多频率ＩｎＳＡＲ高程信息重建算法研究ｇｒａｍｓ［Ｊ］．ＡｃｔａＧｅｏｄａｅｔｉｃａｅｔＣａｒｔｏｇｒａｐｈｉｃａＳｉｎｉｃａ，２００６，［Ｄ］．哈尔滨：哈尔滨工业大学，２００６．）３５（１）：２４－２９．（靳国旺，徐青，张燕，等．ＩｎＳＡＲ干涉图的［１４］ＬＩＵＮａｎ，ＺＨＡＮＧＬｉｎｒａｎｇ，ＺＨＡＮＧＪｕａｎ，ｅｔａｌ．Ｍｕｌｔｉ－零中频矢量滤波方法［Ｊ］．测绘学报，２００６，３５（１）：２４－２９．）ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ－ｍｕｌｔｉｂａｓｅｌｉｎｅＭＩＭＯＩｎＳＡＲａｎｄＩｔｓＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ（责任编辑：雷秀丽）Ａｎａｌｙｓｉｓ［Ｊ］．ＳｙｓｔｅｍｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２００９，３１（９）：２０９０－２０９５．（刘楠，张林让，张娟，等．多频－多基收稿日期：２０１１－０４－２６线ＭＩＭＯＩｎＳＡＲ及其性能分析［Ｊ］．系统工程与电子技修回日期：２０１１－０９－１３术，２００９，３１（９）：２０９０－２０９５．）第一作者简介：靳国旺（１９７７—），男，博士，副教授，研究［１５］ＪＩＮＧｕｏｗａｎｇ，ＺＨＡＮＧＷｅｉ，ＸＩＡＮＧＭａｏｓｈｅｎｇ，ｅｔａｌ．方向为摄影测量与遥感、合成孔径雷达干涉测量技术。ＡＮｅｗＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎＡｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆＩｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃＰａｒａｍｅｔｅｒｓＦｉｒｓｔａｕｔｈｏｒ：ＪＩＮＧｕｏｗａｎｇ（１９７７—），ｍａｌｅ，ＰｈＤ，ｆｏｒＤｕａｌ－ａｎｔｅｎｎａＡｉｒｂｏｒｎｅＩｎＳＡＲ［Ｊ］．ＡｃｔａＧｅｏｄａｅｔｉｃａｅｔａｓｓｏｃｉａｔｅｐｒｏｆｅｓｓｏｒ，ｍａｊｏｒｓｉｎｐｈｏｔｏｇｒａｍｍｅｔｒｙａｎｄＣａｒｔｏｇｒａｐｈｉｃａＳｉｎｉｃａ，２０１０，３９（１）：７６－８１．（靳国旺，张薇，ｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇ，ａｎｄＩｎＳＡＲｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ．向茂生，等．一种机载双天线ＩｎＳＡＲ干涉参数定标新方Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｇｗ７７＠ｓｏｈｕ．ｃｏｍ法［Ｊ］．测绘学报，２０１０，３９（１）：７６－８１．）