升轨和降轨地表形变监测结果合成处理方法

一般情况下，InSAR处理得到的形变结果是视线方向形变（LOS）。在处理时候，输出结果可以选择垂直、坡向方向形变，甚至自定义方向上的形变，但这种结果往往是通过简单的勾股弦方式计算得到，理论精度不是很可靠。要想得到更精确的垂直向形变，甚至水平向（东西向、南北向）形变，可采用对升降和降轨地表形变合成的方式获取。

SARscape从5.5.3版本开始提供升降和降轨地表形变合成工具，支持矢量和栅格形变结果。本文以SARscape5.7为例，介绍升降和降轨地表形变合成处理方法。

软件试用方式：https://envi.geoscene.cn/sar_license

例子数据：哨兵1数据经过PS-InSAR处理得到的一个升轨和一个降轨LOS形变观测结果，覆盖区域为一个大坝坝体及周边。包括栅格和矢量两种格式，分别介绍两种格式的合成处理方法。

图：升轨(左图)和降轨(右图)形变速率图（栅格格式）

图：升轨(左图)和降轨(右图)形变速率图（矢量格式）

栅格形变结果合成

Meta Combination形变合成工具可以计算出形变在时间序列上的分解或合成，其中分解可计算出垂直方向、东西方向、任意南北方向的形变量。可以进行2D分解和3D（东西向+南北向+垂直向）分解，其中3D分解中北分量是根据理论假设推导出来的，其精度低于东西分量和垂直分量。

以下是2种分解对输入数据的要求：

• 2D分解

- 1个升轨和1个降轨的几何观测数据（最佳选择）

- 2个升轨或2个降轨的几何观测（至少需要入射角差10°，覆盖同一区域）

• 3D（2D+1D）分解

- 1个升轨和2个降轨的几何观测数据（最佳选择）

- 2个升轨和1个降轨的几何观测数据（最佳选择）

-大于1个升轨或大于个降轨的几何观测数据（至少需要入射角差10°，覆盖同一区域）

为了获得更可靠的分解结果，建议使用更多的输入，因为分解核采用加权最小二乘反演。权重来自于LOS位移精度。支持不同传感器获取的观测结果。

输入的文件中必须包括_ALOS,_ILOS,_precision,dem，这些文件存储在PS和SBAS输出栅格文件.meta文件中，得到的结果中正负像素值代表的含义如下：

• 垂直方向:正值向上，负值向下;
• 东西方向:正向东，负向西;
• 南北方向:正值向北，负值向南。

 

（1）在Toolbox中，选择/SARscape/Interferometric Stacking/Post Processing Tools/Meta Combination工具。打开Meta Combination工具面板。

（2）数据输入（Input Files）：点击按钮，输入升轨和降轨结果的.meta文件。

注：默认过滤文件不能找到相应的文件，选择*.*，文件在PS处理中“geocoding”文件夹中。

（3）参数设置（Parameters）：主要参数（Principal Parameters）。

• 组合类型（Combination Type）:

-Decomposition 2D：将时间序列分解为垂直和东西方向。

-Decomposition 2D+1D (Theoretical)：将时间序列分解为垂直和东西方向（2D）以及南北方向（1D）。

-Merge：时间序列的合并。

本例只输入两个数据，不能选择2D+1D，这里选择Decomposition 2D。

（4）数据输出（Output Files）：选择输入目录和设置输出文件名。

（5）单击Exec按钮开始执行。

图：Meta Combination工具面板

输出东西方向* _east_meta和垂直方向*_vertical_meta结果，_meta文件中包括沉降速率和累计沉降量等信息。

图：东西向(左图)和垂直向分解结果(右图)

矢量形变结果合成

Shape Combination矢量合成工具可以计算出形变在时间序列上的分解或合成，其中分解选项利用从不同采集几何图形中获得的位移测量数据得到位移分量：东西方向、垂直方向、南北方向。

以下是2种分解对输入数据的要求：

• 2D分解

- 1个升轨和1个降轨的几何观测数据（最佳选择）

- 2个升轨或2个降轨的几何观测（至少需要入射角差10°，覆盖同一区域）

• 3D（2D+1D）分解

- 1个升轨和2个降轨的几何观测数据（最佳选择）

- 2个升轨和1个降轨的几何观测数据（最佳选择）

-大于1个升轨或大于个降轨的几何观测数据（至少需要入射角差10°，覆盖同一区域）

为了获得更可靠的分解结果，建议使用更多的输入，因为分解核采用加权最小二乘反演。权重来自于LOS位移精度。

输入的文件中必须是PS或者SBAS生成的shapefiles结果文件，这些文件必须保存在PS或者SBAS处理过程中创建它们的原始文件夹中，因为如果shapefiles被分割成几个部分，软件会自动对它们进行合并。得到的结果中正负像素值代表的含义如下：

• 垂直方向:正值向上，负值向下;
• 东西方向:正向东，负向西;
• 南北方向:正值向北，负值向南。

（1）在Toolbox中，选择/SARscape/Interferometric Stacking/Post Processing Tools/Shape Combination工具。打开Shape Combination工具面板。

（2）数据输入（Input Files）：点击按钮，输入升轨和降轨结果SI_XX*_Y.shp 或者shp文件。

（3）参数设置（Parameters）：主要参数（Principal Parameters）。

• 组合类型（Combination Type）：

-Decomposition 2D：将时间序列分解为垂直和东西方向。

-Decomposition 2D+1D (Theoretical)：将时间序列分解为垂直和东西方向（2D）以及南北方向（1D）。

-Merge：时间序列的合并。

本例只输入两个数据，不能选择2D+1D，这里选择Decomposition 2D。

• 形状半径（Shape Radius (m) ）：匹配矢量点最大半径。
• 半径搜索纬度（Radius Search Dimension）：它定义了有效半径约束的维度(2D或3D)。如果选择3D，建议输入的数据为PS处理结果。
• 矢量文件最大点个数（Max Point in Shape）：设置单个shp矢量文件最多储存点个数，超出最大数会自动输出多个shp文件。

（4）数据输出（Output Files）：选择输入目录和设置输出文件名。

（5）单击Exec按钮开始执行。

图：Shape Combination工具面板

输出东西方向* _east.shp和垂直方向*_vertical.shp结果，shp文件中包括沉降速率和累计沉降量等信息。

图：东西向(左图)和垂直向分解结果(右图)