ENVISCAPE软件中PS指导手册Word格式文档下载.docx
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PALSAR数据集包含23景降轨数据，单极化或双极化（FBS-FBD）模式，HH极化方式，时间从2006年9月4日到2010年8月9日。
两组数据是同一个区域的，不同波长、不同传感器、不同入射角，得到的结果很相近，那么说明结果是很接近真实情况的。
本文在处理的时候，两个数据集同时处理的，在实际工作中，建议一次性处理一个数据集。
图2ASAR数据集区域（红色）和PALSAR数据集区域（蓝色）
两个数据集的时相如下表所示：
每个数据都包含三个数据文件：
.hdr（ENVI头文件）
.sml（SARscape头文件）
.kml（GoogleEarth文件）.
在本研究区内，有一些地表的沉降或抬升是在预期内的，是油气开采和地下水回填造成的。
PS工作流说明
开始之前的准备工作
在PS工作流开始之前，需要设置ENVI的系统参数和SARscape的系统参数，根据所处理的数据来设置，用一套系统推荐的默认参数。
工作流和说明
首先，选择既有高的散射又能保持良好干涉的区域（如城市区域）作为研究区是很重要的。
出于像素相干性的考虑，对输入数据的个数也是有严格要求的，因为要找到稳定的PS点。
如果输入数据不足的话，会对整个区域的相干性估计过高，从而得到估计过高的PS结果，得到错误的形变结果。
PS要求至少是20景输入数据。
在做干涉的时候，所有数据都匹配到主影像上，利用DEM去平，转换到主影像坐标系。
在有精确轨道文件和精确的参考DEM文件，程序是完全自动运行的。
如果在卫星轨道或参考DEM的地理位置有误差，需要用几何地面控制点-“GeometryGCPffile”，对SAR数据以及参考DEM进行校正。
在这种情况下，在配准过程中结合GCP计算的偏移，用来对所有输入的从影像的SAR数据校正到主影像上。
如果主影像（参考影像）是经过校正的正确的，那么就不需要GCP文件了。
干涉步骤完成之后，需要检查这一步的结果，这很重要，尤其是看配准做的如何。
PS处理是根据输入的参数：
速率和高程区间（velocityandheightrange），这取决于研究区的实际情况以及我们预期的形变情况。
设置参数的关键是要考虑到在两个时相之间，形变敏感度是λ/2，因此，较小的时间间隔将确定速率的最大范围，以避免速率反演错误。
根据处理区域，PS算法采用下面的一种方法：
•如果处理的范围大于设置的面积阈值，整个区域会分成若干子区域，每个子区域会选则一个参考点，这样每个区域都会单独估算出参数，大气参数也会不一致，所以最终是以整个镶嵌的结果输出的。
•如果处理的区域小于设置的阈值，那么整个区域只用一个参考点。
面积阈值是“AreaforSingleReferencePoint（平方公里）”，默认的参数是5*5平方公里，如果处理范围大于5*5平方公里，会采用第一种方法把区域分成若干小块处理，修改这个参数会对所选择的方法有影响，建议就按照默认的5，因为这对大气的估算和去除是比较适合的。
PS核心是以下两步：
（）第一次形变反演（inversion:
firststep）
•输出文件：
速率、高程、相干性图和差分干涉图，包含大气信息的结果。
数据带有后缀名_first；
•用线性模型从所有差分干涉图中估算的形变速率和残余高程信息，残差是大气信息（噪声和非线性目标）
对相干性高的象元进行计算。
（2）第二次反演（inversion:
secondstep）：
•估算差分干涉图（dint）中的大气信息
•目标高程的估算和LOS方向上形变速率的估算，在大气补偿估算之前。
•这一步会找到更多的PS点，这对估算大气信息是很重要的；
•可以对比相干性文件（_cc_firstand_cc），_cc应该比_cc_first相干性高；
•如果研究区有很多植被覆盖（避免选这种区域，选择城市区域），可以减小低通滤波的参数（默认是1200，可以设置为500）；
•编辑auxiliary文件（参考后面这部分内容），可以重新运行大气估算和生成形变结果。
最后一步是PS地理编码，得到地理坐标的矢量和栅格结果。
连接图生成
这一步是对多时相的SAR数据进行像对连接，组成若干对干涉像对，和SBAS方法不一样，PS的像对连接，无法进行编辑。
这一步确定了在PS处理中每一对干涉像对，每个数据都和主影像（参考影像）组成一对像对，所以N个时相的SAR数据，最多会组成N-1对干涉对，连接图生成工具对数据生成可靠的连接，这些像对会在干涉工作流之后，用于PS反演。
程序会自动挑选出主影像，在整个的处理中，主影像都是参考影像，其他的所有影像都会配准到主影像上。
用户也可以自己选择主影像，不过还是建议让程序自动挑选，用户自己选择主影像有可能会造成连接较少的情况。
启动连接图生成工具，在InputFie面板中，输入所有的ASAR或PALSAR数据，在OptionFile面板，InputMasterFile保持空缺，在OutputFile面板，设置输出文件路径为（OutputRootName）+_PS_processing。
图3ASAR数据处理，主影像不用输入，程序自动选择
图4PALSAR数据处理，主影像不用输入，程序自动选择
生成的连接像对都是以设置的基线阈值进行连接的，设置是在Preferences>
PersistentScatterers>
BaselineThreshold（%）setting中，默认的阈值是临界基线的50%，超过这个阈值的图像就不会在PS处理中使用。
这一步运行完之后，会得到连接图，每个图像都和选出来的主影像组成了像对，在生成的两个图上，一个点代表一个图像，红色的表示丢弃的图像，绿色的表示可用的图像，黄色的表示主影像。
Time-Positionplot：
该图显示的是每个像对的空间基线，x轴是时相，y轴是空间基线。
Time-Baselineplot：
该图显示的是每个像对的时间基线，x轴是时相，y轴是该像对的空间基线，像对的连线代表时间基线。
该图像从时间和空间基线角度直观的展示了数据集的相干性。
连接图可以随时查看，用这个工具/SARscape/InterferometricStacking/StackingTools/PlotViewer。
图5ASAR数据的连接图
图6PALSAR数据的连接图
多视的视数会根据系统设置中的制图分辨率CartographicGridSize自动设置，软件能处理spotlight和stripmap干涉模式，ALOSPALSAR数据，FBD和FBS模式中同样极化方式的数据可以一起使用。
图7ASAR数据集中挑选出的主影像（Asar_20080804_slc_pwr）
图8PALSAR数据集中挑选出的主影像（Palsar_FBS_20080716_slc_pwr）
工程文件Auxiliaryfile
工程文件在整个处理中都是会用到的，就像一个控制中心一样，它记录了一些必要的信息，如所有输入数据的文件路径、SBAS或PS中的每一步骤的处理进度，如果中途停止，再次处理时可以接着上次做的像对接着往下做，而不是重头开始。
该文件在处理过程中会被更新，在整个处理中，都会以该工程文件作为输入文件，如果用户想重新做某一步，可以在该文件中改相应步骤的处理标识，如：
当浏览完干涉结果之后，想调整一个参数再做一次，那么在PS或者SBAS的工程文件中，把相应步骤设置为“NotOK”，标识改为0，当再运行的时候，可以跳过前面已经运行好的步骤，从这一步重新开始做，然后这一步之后的所有步骤也会重新做。
如SBAS处理中，想重新做重去平。
重去平之后，这一部分的工程文件记录如下：
<
reflat>
OK<
/reflat>
reflat_master>
20<
/reflat_master>
reflat_slave>
0<
/reflat_slave>
把这部分内容改为下面内容，程序就会重新做冲重去平以及之后的步骤。
NotOK<
注：
图像ID是从0开始依次编号的，可以在连接图生成之后的_SBAS_processing\connection_graph\CG_report.txt文件里面查看到编号，像对的命名格式为：
_MasterDate_m_ID_SlaveDate_s_ID，这样比较容易查看。
如PS处理中，想重新做配准。
在配准之后，工程文件中有如下内容：
step_COREGISTRATION>
/step_COREGISTRATION>
step_coregistration_start_id_image>
/step_coregistration_start_id_image>
修改内容如下，程序就会从配准这一步重新开始做。
step_coregistration_start_id_image>
PS没有主从影像的标识，因为主影像只有一个，图像的ID编号也是在工程文件的上面记录的。
还有一个很重要的文件是work_parameters.sml，在work路径下，这个文件记录了SBAS或者PS处理过程中用到的所有参数。
incremental模式，只有SBAS处理中有，目的是节省处理时间，当一个新的影像添加进来时，不会对所有的像对都重新进行处理，而是只对新加进来的这个图像组成的像对进行处理。
这种情况需要设置和之前的处理相同的处理参数。
如果使用了incremental模式，就不能再执行ConnectionGraphgeneration了。
开始进行SBAS或者PS处理，在干涉工作流这一步做完之前，都不要改变slc数据集存放路径，这一步完成之后，用户则可以移动slc数据集到其他位置，进行后续的处理。
感兴趣区域的裁剪
如果已知形变区域，可以先裁剪出一块研究区来，这样可以节省处理时间和空间。
用该工具裁剪的话，范围会作用于所有的图像，裁剪的子区域数据集结果会输出到一个新的文件夹下。
这一步是可选项，如果不做这一步，则会对整个影像进行PS处理。
图9感兴趣区域裁剪
应该定义一个比实际感兴趣区域（至少200像素）要大的区域，因为处理中过滤器可能会导致一些边界效应。
在这些过滤器中，大气过滤器（第二次反演中）。
该过滤器的低通滤波是对应于地面上的距离（通常为默认的1.2公里）：
所以，感兴趣区域应该包含一个缓冲区2-3公里左右的真实感兴趣的区域。
在任何情况下，研究区不应小于2~300*2~300像素。
如果用户在SBAS中用了incremental模式，在之前的PS处理中又是对感兴趣区域进行的处理，那么需要重新对新加入的数据裁剪一下。
在本文中，样例数据是经过裁剪的。
干涉工作流
这一步会自动进行以下处理：
配准、干涉图生成、去平、振幅离差指数计算。
●在配准的一步，所有的图像都会配准到主影像上。
在距离向上会过采样4倍（Preferences>
RangeLookssetting设置），这样可以避免由于基线太长而产生的快速变化的干涉条纹，这和DInSAR是不同的，因为PS是针对点目标进行的分析，不会执行频谱偏移和常见的多普勒带宽滤波。
每个图像都和主影像生成了干涉图。
●使用输入的DEM或者平均高程进行干涉相位的去平处理，如果输入“GeometryGCPfile”，可以对主影像和DEM进行几何校正。
参考DEM的精度越高，分辨率越高，地形去除效果越好。
值得注意的是，如果主图像已经过手动或自动的轨道校正（generaltools>
OrbitalCorrection）就不需要输入GCP信息了。
●振幅离差指数（D）的计算公式为：
，
是时序上的振幅的标准差，
是时序上的某个点的振幅平均值，如果一个象元，在所有的时相上，都能有相似的、比较大的振幅信息，那么这个象元的相位离差是比较小的。
这样可以识别潜在的相干点，而不需要分析相位，因为在这个阶段的相位仍然包含很多未知的信息，很难分析。
振幅离差指数D越小，相位的标准差越大（如自然地表的郊区、植被区域的等），振幅离差指数越大，相位标准差越小（如城市区域）。
因此，用离差指数的阈值进行选点是最实用的方法，相应的相位离差比较小。
SAR数据会自动进行辐射定标，从而得到精确的
和
。
如上所述，PS干涉过程会有一个过采样的处理，生成干涉结果。
不过由于几何形状，这些数据不能直接进行可视化显示。
如果要看快视图的话，可以输出多视后的去平干涉图dint，能看到在距离向和方位向一样分辨率的快视图。
多视的视数是和主影像相关的。
视数最好超过1：
1，原因是：
●可以提高干涉的信噪比（SNR），以及得到更可行的相干性估算结果；
●可以提高处理效率。
如果增加多视的视数的话，象元的空间分辨率会降低，要估算最佳的视数，可以打开主影像的.sml文件，找到象元采样间隔和入射角的字段.
ASAR处理中，打开主影像Asar_20080804_slc_pwr.sml：
PixelSpacingRg>
7.8039736747741699<
/PixelSpacingRg>
PixelSpacingAz>
4.0483512878418004<
/PixelSpacingAz>
IncidenceAngle>
22.843563079833999<
/IncidenceAngle>
GroundRangePixelSpacing=PixelSpacingRg/sin（IncidenceAngle）=20.114
要得到20米的多视后的分辨率：
Multi-lookrange=1
Multi-lookazimuth=groundRangePixelSpacing/PixelSpacingAz=4.048~4
图10ASAR的多视视数
PALSAR处理中，打开主影像Palsar_FBS_20080716_slc_pwr.sml，查看字段：
4.6842571562500002<
3.0766829298668399<
38.762999999999998<
groundRangePixelSpacing=PixelSpacingRg/sin（IncidenceAngle）=7.422
要得到多视后15米的象元分辨率，视数为:
Multi-lookazimuth=groundRangePixelSpacing/PixelSpacingAz=4.878~5
图11PALSAR的多视视数
在PS干涉处理开始时，应该输入工程文件、参考DEM，和正确的视数（便于生成快视图），在本处理中，ASAR视数是方位向4，距离向1，PALSAR视数是方位向5距离向1。
因为输出的结果非常多，程序生成了三个meta文件，可以一次性打开所有相关的结果：
●slant_dint_meta，包含所有的去已知地形后的干涉图
●slant_pwr_meta，包含所有的强度数据
在处理过程中，不要移动文件夹中的任何文件。
第一次反演
这一步是第一次模型反演估算残余地形和形变速率。
在干涉图生成之后，就从所有的干涉图中去除了相位偏移，程序基于振幅离差指数自动选出一个或者多个像素（参考点），计算出相位偏移，参考点的数量取决于感兴趣区的大小，默认的是25平方公里一个参考点（Preferences>
AreaforSingleReferencePoint）。
该方法是基于一定数量的“永久散射体”（PersistentScatterers）的识别。
然后集中对这些可靠的独立目标（像素）的历史相位进行分析。
符合PS点的条件是：
它必须是稳定的（波动小于1毫米/年），它必须是能被SAR天线探测到的方向。
有两点必须说明：
●在研究区内的所有PS点的恒定形变是监测不出来的。
●适用于线性趋势的形变，形变速率的变化是监测不出来的
好的PS点，如屋顶、电杆、桥梁，通常是城市中的点，或其他人造地物，如温室、大坝、金属和混凝土的地物（如井盖周边，管道等）。
除了这些之外，自然目标如裸露的岩石也可以是PS点。
SAR数据的时相分布应该和预期的形变力学特点相一致。
对于这些点，会用以下两种方法进行计算：
●一定范围内（AreaforSingleReferencePoint，默认是25平方公里），只使用一个参考点。
●对大范围分析时，整个区域分为多个子区域，设置个重叠的百分比（OverlapforSubAreas[%]），每一个子区域都用的同一组参数，每个子区域独立处理。
最后，会对所有子区的结果进行镶嵌，输出一个完整的结果。
“areaforSingleReferencePoint”定义的是一个子区域的范围。
和SBAS不同的是，PS只有一个模型：
线性模型，估算残余高程和形变速率。
模型是：
，Disp是时间t的形变量，V是形变速率。
在第二次反演之前，检查第一次反演的结果，看镶嵌的结果是否有错误。
实际上，在对velocity_first”和“heigh_first”镶嵌时，在重叠区会估算出一个偏移量，会用于每一块子区域的相位重计算，这个偏移量是用CoherenceThresholdforMerging这个参数估算的。
在ENVI中加载“velocity_first”和“heigh_first”这两个数据结果，再打开subareas.shp文件，首先，看速率和高程残差有没有明显的像素值的跳跃，有时候会出现跳跃的情况，一些小的跃变会在大气滤波时去除。
用彩色显示这两个结果，可以看出像素值跃变的情况。
图12ASAR处理得到的Velocity_first（左）和Heigh_first（右）
图13PALSAR处理得到的Velocity_first（左）和Heigh_first（右）
从上图可以看出，PALSAR数据得到的速率图中有一块值是有跳跃的，不过，因为这个区域比较小，这个结果可以用于第二次反演。
在“cc_first”图上，可以看到不同子区域的重叠区，选择的是相干性更好的，这会导致不同子区域之间有值的跃变，这是正常的，如图14和15。
图14ASAR处理得到的cc_first结果，有一些垂直方向上的相干性跃变
图15PALSAR处理得到的cc_first结果，中间有一块相干性跃变
如果在速度和残余高程图上发现不同子区域的值有跃变的现象，用户应该调整Areaforsinglereferencepoint、OverlapforSubAreas、和/或CoherenceThresholdforMerging这几个参数，直到得到连续的结果。
针对速率或高程有跃变的情况，首先可以调整CoherenceThresholdforMerging这个参数（在other参数中），如果处理区域是城市区域，则可以把这个值调小，这样可以增加用于偏移估计的点的密度（数量）。
如果处理区域大多是植被覆盖的自然表面，可以调大这个参数，避免太多的无效信息。
如果调整这个参数并没有得到好一些的结果，可以调整Areaforsinglereferencepoint和overlapforSubAreas这两个参数（减小分块大小或者是增加重叠区百分比），从而在重叠区能得到更高的相干性，不过需要注意的是：
分块数量越多，处理时间越长。
在进行第一次反演时，输入工程文件Auxiliary.sml，在ASAR处理时，AreaforSingleReferencePoint（sqkm）保持默认的5km，CoherenceThresholdforMerging保持默认的0.66。
在PALSAR处理中，也用的是默认参数。
图16ASAR处理参数
图17PALSAR处理参数
第二次反演
第二次反演是对第一次的线性模型反演得到的结果估算大气的相位。
进行线性模型估算，是在大气校正之前，从所有的差分干涉相位中估算出了速率和残余高程。
在大气估算过程中，PS技术利用散射体的稠密性分布，以去除大部分信号的传播延迟的波动，这主要是由于在对流层中的变化。
大气滤波是用时间上的高通滤波和空间上的低通滤波来实现的：
大气低通滤波：
和大气的空间特性有关，大气在空间上是高相干性的。
是用一个窗口进行滤波，大规模的空间上的变化适合用大的窗口，小窗口是更好地纠正孤立的工件，由于局部变化窗口越小，滤波效果越强。
大气高通滤波：
和大气的时间特性有关。
大气在时间上是低相干的。
是通过使用一个时间窗口，大窗口更适合纠正与低时间变化的影响，而小窗口更好地纠正频繁的大气变化。
窗口尺寸越大，滤波效果越强。
第二次反演的模型，得到的是去除大气之后的相位组分，得到最终的形变速率。
这一步是必须做的。
运行这一步，输入工程文件Auxiliary.sml，设置大气滤波的窗口。
图18ASAR处理的参数
图19PALSAR处理的参数
这一步得到的结果有：
Height：
大气校正后的地形残差（米）
precision_height：
高程残差的平均精度（更多信息可参考相位转高程）
Velocity：
大气校正之后的平均形变速率（毫米/年）
precision_vel：
平均形变速率的精度（更多信息可参考相位转形变）
cc：
多时相的相干系数。
显示了有多少形变趋势和模型是相符合的
此外，还生成了几个meta结果文件：
slant_atm_meta：
这是每个时相的大气组分，斜距坐标系的结果，在wor
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