基于Sentinel-1实现SBAS-InSAR形变处理

SBAS-InSAR处理流程
- 1.准备工作
- 2.生成连接图
- 3.干涉工作流
- 4.连接图编辑
- 5.轨道精炼和重去平
- 6.SBAS 反演 step1
- 7.SBAS 反演（step2 ）
- 8.地理编码
- 9.结果分析与栅格转矢量（可选）

SBAS-InSAR处理流程

起源于 2002 年，连接由长基线造成的相互独立的 SAR 影像，形成短基线 SAR 影像集合，以增加数据获取的采样率，从而可在已有的 SAR 影像数据集中形成若干小集合，每个小集合内 SAR 影像间的基线较小，集合间 SAR 影像的基线较大。
SBAS 处理流程如下图：

1.准备工作

设置SARscape Preferences，导入数据，以及option里的裁剪同D-InSAR教程

2.生成连接图

利用输入的时间基线和空间基线阈值和相关的输入参数，生成 SAR 数据对连接图。

参数设置如下，这里由于数据量较多，选择了3D解缠模式，“Super Master file”不用输入，软件会按照相对关系自动选择最佳的超级主影像。

这一步会生成四个结果，除了时间基线，空间基线，3D解缠的子像对，同时还会弹出txt报告，记录各像对的基线情况以及自动选出超级主对象。

3.干涉工作流

这一步是根据像对的连接关系，对每一对像对进行干涉工作流处理，包括：

干涉图生成 Interferogram Generation.
干涉图去平 Interferogram Flattening.
自适应滤波和相干性生成 Adaptive Filter and Coherence Generation.
相位解缠 Phase Unwrapping.
生成一系列解缠之后的相位图。所有的干涉图最终都与超级主影像进行了配准，为下一步轨道精炼、重去平以及 SBAS 的反演做准备。

这里首先导入上一步生成的auxiliary.xml文件，随后导入DEM，参数设置这里我根据哨兵1分辨率特征将Range Looks改为5，其他默认，点击运行。

这一步是 SBAS 处理中运行时间最长的一步（与数据量有关）。这一步做完后，会生成各个像对去平和滤波后的干涉图(*_fint)，相干系数图 (*_cc) 和解缠结果 (*_upha)，在干涉处理的文件夹在根目录下面( interferogram_stacking)，包含一个元文件（meta file），能打开所有的干涉处理的结果。如果选择了输出 TIFF 结果的话，还会生成一个 interf_tiff 的文件夹，包含所有结果的 TIFF 格式结果，存放在 interferogram_stacking 文件夹下面，便于可视化查看。
查看解缠结果（IS_upha_list_meta）和相应的相干性图(IS_cc_list_meta)，看有无相干性低和解缠结果不好的像对。

说明：这一步之后，检查数据和调整相应的参数可以参考下面几点说明：
（1）查看去平和滤波后的干涉图看，可以确定对干涉滤波器的调整，如果很多干涉图都是低相干的区域，可以增加滤波强度，如果高相干区域太多，如有大量相干的区域存在，可以减小滤波的强度。Goldstein 是推荐的滤波方法。如果要增强滤波效果，在设置参数的滤波面板下（Adaptive Filter Default Values），增加 alphas values 值和/或窗口大小 (窗口大小和条纹频率有关：密集的条纹应该用较小的窗口)

（2）查看解缠后的图，可以确定相干性阈值、解缠方法、分解等级等

相干性阈值：如果解缠的结果中有很多噪声的话，可以增加相干性阈值，如果解缠结果比较少，可以减少相干性阈值。
SBAS 推荐的默认解缠方法是 Delaunay MCF (如果选择 3D 解缠方法的话，这个方法是必执行的), 因为这种方法可以很好的处理两个较孤立的相干性高的区域，这对潮湿或植被区域是常见的，在绝大多数情况下都是可行的解缠方法，如果有特殊情况比如存在很大的残余地形或形变，可以尝试经典的 MCF 方法。

（3）分解等级：通常执行原始的像素采样（如-1）或者最小的分解等级（1），该分解是为了用迭代的方法对数据做多视和疏采样：干涉图以一个较低的分辨率被解缠然后被重采样成原来的分辨率。

使用分解可减少解缠错误（对分布的低相干性的区域），提高处理效率。用户可以指定迭代的次数，每个迭代相当于 3 次采样过疏，建议这个次数不要超过 3。当形变很大或是地形很陡峭的情况下（相位变化快/密度大的干涉条纹），分解可引起交迭效应，在这种情况下，设置值为-1，不执行分解。
对大范围分布的低相干性区域，这里设置分解等级为 2，提高解缠的质量及处理效率，减少解缠错误

（4）需要注意的是：分解等级设置较大的话，宏观上的效果比较好（如数据处理速度提高），但是会引起局部区域的不连续，等级设置高可能会引起假信号问题，在第一次解缠的时候用这个等级，在第二次解缠的时候就在简化了的去平和滤波后的干涉图（去除了位移速率和地形残差）上进行，这种情况下，推荐设置解缠等级为 2.

4.连接图编辑

依次查看上一步生成的各个像对的相干性图（_cc）和解缠结果图（upha），若有相干性低的，就用连接图编辑工具对该像对移除。
双击/SARscape/Interferometric Stacking/Stacking Tools/SBAS Edit Connection Graph，在Auxiliary file 输入上一步运行结束后的 auxiliary.sml，然后分别在 Master List 和 Slave List 面板选择要移除的数据对，点击 Remove Pair 移除，重复上面的操作，直到移除掉所有需要移除的数据对。

该工具用于任何时候想编辑连接关系，（增加或移除）某对像对的时候，在此，根据上一步的解缠结果，将解缠结果不理想的像对剔除。

5.轨道精炼和重去平

这一步是估算和去除残余的恒定相位和解缠后还存在的相位坡道。
双击：/SARscape/Interferometric Stacking/SBAS/3 - Refinement and Re-Flattening，打开面板，在 Auxiliary file 输入上一步运行结束后的 auxiliary.sml，在 DEM File 面板选择参考 DEM，点击 Orbit GCP File，选择 Create GCP File，启动控制点选择的流程化工具（选择一景滤波后干涉图作为输入数据，选择参考 DEM，选择该景的相干性图作为参考数据，点击Next，选择相干性高、相位好的点作为控制点，这些控制点假设是无形变的点)

参数设置如下，其他选项默认，点击运行。

有关控制点的几点说明：

控制点的选择，要保证在所有的干涉图上都是相位和相干系数好的点，尽量选在没有形变的地方或者已知形变的地方，因为 stacking 的图像特别多，所以不能保证所有的点都好，所以尽可能的多选点，通过阈值来删选可用的 GCP 点
该点也会被用到所有相位图的重去平的步骤，不容易一次性找到很好的点；
建议的方法是：先找在大多数像对中好的点，可以显示包含所有的像对的 meta 文件。选择残余相位去除（Default Values>Flattening>Refinement and Re-flattening>Refinement Method>Residual Phase），虽然会减小精度，但是对像对的修正是非常有效的方法
还需要考虑有些点在一些像对的范围内，不在另一些像对的范围内的情况，需要增加点
轨道精度非常精确的情况，视觉上看不出来有残余相位的存在，这时候相位偏移是个恒定的量，可以选择简单的方法 Default Values>Flattening>Refinement and
Re-flattening>Refinement Method>Residual Phase Poly Degree equal to 1 来优化。
控制点个数：至少 20-30 个。

6.SBAS 反演 step1

这一步是 SBAS 反演的核心步骤，第一次估计位移速率和残余地形，用来对合成的干涉图进行去平，重新做相位解缠和精炼，生成更优化的结果，用于下一步计算。
打开/SARscape/Interferometric Stacking/SBAS/4 - Inversion: First Step，选择最新的Auxiliary file 文件，其他参数按照默认，点击Exec，进行处理。

说明：

Stop before unwarpping 选项，可以在二次解缠前停止，好让用户检查第一次的结果，结果在输出路径下的 inversion folder 文件夹下。
基于模型计算出所有像对的形变（日期、速度、加速度和加速度变化）和高程（校正值和新的 DEM），提供无位移模型、线性模型、二次方模型、三次方模型四个模型，其中，线性模型最稳定，其他模型需要密集的连接图和高相干性才能得到可靠的结果。

7.SBAS 反演（step2 ）

这一步的核心是计算时间序列上的位移，在第一步得到的形变速率(_disp_first)基础上，进行定制的大气滤波，从而估算和去除大气相位，得到更加纯净的时间序列上的最终位移结果。大气高通、大气低通两个选项，对大气影响进行估计，最后每个时间都从测量的位移中减去这些大气部分。在这里 “Displacement GCP file” 是用来去除还有残余的相位或相位斜坡，
在这里，使用轨道精炼的时候所用的轨道控制点。
双击/SARscape/Interferometric Stacking/SBAS/5 - Inversion: Second Step，输入最新的Auxiliary file 文件，选择在轨道精炼的时候使用的控制点文件作为“Displacement GCP file” ，其他参数按照默认，点击 Exec，进行处理。

8.地理编码

SBAS 的结果进行地理编码，参数默认。
双击/SARscape/Interferometric Stacking/SBAS/6 - Geocoding

所有的地理编码的结果输出都存放在“SBAS_processing\inversion\geocoded”路径下。

9.结果分析与栅格转矢量（可选）

打开*_SBAS_processing\inversion\geocoded 路径下的 SI_vel_geo 数据，是平均位移速率图，进行彩色渲染并查看 DN 值，单位为 mm/year。

打开*_SBAS_processing\inversion 路径下的 SI_geo_disp_meta 文件，显示最后一个波段，然后双击/SARscape/General Tools/Time Series Analyzer/Raster 工具，点击 plot，绘制在监测时间段内的形变历史图。

将 SBAS Inversion 的结果栅格转为矢量和 Kml 文件，这一步可选。工具为
/SARscape/Interferometric Stacking/SBAS/Raster to Shape Conversion。

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