用SARscape做干涉處理時(InSAR/DInSAR),在軌道精煉的一步,必須輸入控制點文件(refinement GCP file),用於修正干涉相位和解纏後的相位。
用於優化的控制點可以是斜距座標(方位向和距離向座標),也可以是地理座標(xyz)高程可以自動從輸入的參考DEM上獲取。一般情況下,都是輸入SAR座標的。如果控制點用於不同軌道的同一區域數據,最好是在兩景數據的重疊區域選擇地理座標的控制點,避免不同的控制點在不同軌道數據上導致的相位誤差。當輸入的是地理座標的控制點時,軟件會自動編碼到SAR座標系上。
圖 不同軌道數據,在地理編碼後的數據上選擇重疊區域的控制點
用於軌道精煉的控制點一般遵循以下幾個原則:
- 不能位於高頻的殘餘地形相位上
- 不能位於形變相位上,要遠離形變區域,控制點的被認為是形變為0的點
- 不能位於解纏錯誤的相位躍變上(phase jump)
- 如果fint上存在規律的幾何誤差,如軌道條紋,GCP在滿足上述條件的前提下,分佈於整個圖像,從而去除規律的相位誤差
SARscape提供了通用的控制點生成的工具:/SARscape/General Tools/Generate Ground Control Points,這個工具也嵌入到了所有用到控制點的處理中,如InSAR流程化工具、DInSAR流程化工具等,在選擇控制點的一步,點擊
按鈕可啓動控制點選擇工具。在生成GCP工具的在文件選擇面板,輸入三個文件,分別是:_upha、_dem和_fint。
圖 生成控制點工具和文件選擇面板
輸入文件後,點擊Next,_upha和_fint自動在ENVI中顯示,可以在Lay Manager中切換兩個圖層查看,可以用ENVI的彩色渲染功能對_fint圖進行彩色顯示,更好的看出相位的信息。
圖 解纏後的相位(_upha)和未解纏的相位(_fint)在圖層中自動顯示
圖 在圖層上點擊右鍵,選擇Change Color Table->Rainbow,對干涉圖進行顏色渲染能更好的看出干涉圖效果
前面提到,GCP點應該遠離形變區域、解纏錯誤的相位躍變區域和殘餘地形相位。平地區域是比較好的選擇控制點的位置。下面分不同情況來説明控制點選擇的建議。
如果是InSAR測量DEM,在整個圖像中選擇幾個控制點用於去除系統的幾何誤差(軌道誤差),GCP要遠離陡峭的地形區域和殘餘地形相位,當地形起伏大的山區,最好是選擇山谷底部的平地區域。
圖 做InSAR測量DEM時候,用於軌道精煉的GCP,位於遠離殘餘地形相位和陡峭地形的位置,左圖是_fint,右圖是_upha
圖 在地形起伏大的山區,建議在山谷底部的平地區域選擇控制點,左圖是_fint,右圖是_upha
如果DInSAR測量地表形變時,在沒有軌道誤差的情況下,遠離形變區域的位置選擇一個GCP點就可以。如下圖所示。
圖 DInSAR測量地表形變的控制點,在干涉圖上沒有軌道誤差,在遠離形變相位和殘餘地形相位的區域,選擇了1個GCP點(左圖是_fint,右圖是_upha)
做InSAR測量地形或者DInSAR測量地表形變時,如果存在軌道誤差的情況下,需要選擇多個GCP點,作為穩定的參考點,程序從這些點中計算出誤差相位從而去除。如下圖所示。
圖 InSAR測量DEM的軌道精煉的控制點,在干涉圖上看到有明顯的軌道相位,GCP位於遠離殘餘地形和地形起伏大的山頂區域(左圖是_fint,右圖是_upha)
圖 干涉圖上存在明顯的軌道條紋,在遠離形變相位和殘餘地形相位的前提下,在整個圖像上選擇GCP點,進行軌道優化,去除誤差(左圖是_fint,右圖是_reflat_fint)
不論什麼情況,在選擇GCP之前,確定處理區域沒有解纏錯誤的相位,也就是相位躍變的情況。下圖顯示瞭解纏錯誤的相位,查看解纏錯誤的相位孤島的剖面曲線,恰好是2π的週期。
圖 好的解纏結果(右上)和錯誤的解纏結果的對比(右下)
圖 解纏錯誤位置的剖面曲線
有時候為了比較結果,會對同一區域用不同的觀測幾何的數據對進行處理,即升軌數據對和降軌數據對。這種情況下,GCP最好使用同一組,這樣可以減少兩個圖像之間的相位誤差,方法是:對兩個數據對的去平後干涉圖_fint進行地理編碼,在地理座標的圖上選擇GCP點。
圖 在地理編碼後的升軌和降軌的_fint圖像上選擇GCP點,保證位於兩組數據的重疊區
最後,有兩個注意事項:(1)如果要選擇子區域的話,最好選擇比研究區大一些的區域,以保證除了形變區域以外還存在穩定區域用於選擇控制點。(2)軌道精煉的方法有軌道優化和多項式優化兩種。如果選擇軌道優化的方法,至少需要7個控制點,否則,會自動改為多項式優化,控制點最少為多項式係數(Residual Phase Poly Degree),否則,多項式係數會自動減少。