DInSAR地表形变监测数据处理流程

前言

D_InSAR（差分合成孔径雷达干涉）技术是利用多期SAR的单视复数影像或联合DEM来测量地表微小形变。目前广泛应用于地震、滑坡、城市沉降、火山活动等领域的形变监测。
再看InSAR技术的核心原理可用以下公式表示：

根据上述公式，为了反演形变相位，我们需要通过一系列的步骤对干涉影像进行处理，包括去除平地效应、获取DEM去除地形效应、去除大气延迟效应以及滤除随机噪声。

DInSAR数据处理方法

根据采用的数据数量、类型，差分干涉测量技术可分为：二轨法、三轨法和四轨法。

• 二轨法：使用一对形变前和形变后的SAR影像计算干涉图，该干涉图由地形相位和形变相位共同组成。同时，利用形变前的DEM生成地形相位干涉图。

• 三轨法：利用三幅SAR影像，其中两张形变前影像用于生成DEM，并由此生成地形相位干涉图。接着，使用形变前和形变后的影像计算出包含地形相位和形变相位的干涉图。

• 四轨法：使用四幅SAR影像，其中两张影像单独生成DEM，剩余两张影像用于计算包含地形相位和形变相位的干涉图。

二轨法求解地面形变需要满足以下条件

• 已有地表高程信息：为了去除地形相位，必须具有可靠的地表高程数据

• 两期数据保持高相干性且大气延迟影响小或能够去除：为了确保干涉图的质量，两期SAR数据必须保持较高的相干性。此外，大气延迟是影响InSAR精度的重要因素，因此，必须保证大气影响较小或能够通过适当方法（如多时相差分）去除。

• 与形变无关的噪声信息小：噪声较大的地区可能会影响形变结果的准确性，因此需要保证两期数据的质量稳定，且噪声尽可能小。

二轨法反演地表形变操作

技术路线图如下，来至《InSAR技术原理及实践》：

• 首先是导入数据、裁剪研究区域、DEM数据下载，以及基线估计。

• DInSAR工作流程
  SARscape -> interferometry -> DInSAR Displacement workflow；

该工具需要设置参数可参考上篇推文《InSAR技术计算DEM》并没有什么变化。唯一注意：phase to displacement conversion and geocoding中vertical displacement 设置为true，以输出垂直方向的形变结果。
注意：控制点尽量选择平滑区域、相干性大的点。

输出的结果文件，主要注意这三个文件，一是传感器观测方向的形变，文件后缀为_disp；二是垂直方向的形变，后缀为disp_VD，还有一个估算精度图disp_precision。

这是我使用无形变的两期图像计算的结果，理论上估算结果是无形变的，其估算结果确实形变量非常小。

验证与精度评价：通过将InSAR形变监测结果与地面实测数据（如GPS测量和水准测量）进行对比，可以有效评估InSAR技术在不同场景下的形变监测精度。
下图来自《On the Accuracy of Surface Movement Measurement over a SAGD Operation Through Effective Survey Design》 (Henschel et al., 2014a).