基于DSM的建筑密集区域InSAR地形去除和相位解缠

High resolution SAR interferometry is capable of high accuracy deformation mapping and plays an significant role in geographical conditions monitoring. However, detailed topography features and phase discontinuities are shown in building dense area of high resolution interferogram, increasing difficulties for topography removal and phase unwrapping. Digital surface model (DSM) contains both terrain height and the structure information of surface buildings. It can be used to describe the position and spatial topological relationships of ground features accurately. This project aims to implement topography removal and phase unwrapping in building dense area based on DSM. The project aims to investigate: (1) topography removal based on DSM and simulation of radar back scattering; (2) phase unwrapping with discontinuity protection within the Bayesian framework; (3) evaluation of proposed methods in a real case study. This project makes use of fine topography information and topological relationships in DSM for topography removal and phase unwrapping in building dense area. It shall enhance the capabilities of InSAR deformation monitoring in building dense area, provide theoretical and technical support for geographical conditions monitoring.

高分辨率SAR影像干涉测量能获取高精度地表形变场，对地理国情监测具有重要意义。然而，高分辨干涉图在城市建筑密集区域存在地形特征丰富和相位不连续等问题，造成了地形去除和相位解缠的困难。数字表面模型(DSM)包含了地形及地表建筑物的空间三维结构信息，可有效描述地物的位置和空间拓扑关系。鉴此，本项目提出基于DSM研究建筑密集区域的InSAR干涉图地形去除及相位解缠方法。本项目拟研究:（1）基于DSM和雷达后向散射强度模拟的干涉图地形相位去除方法；（2）贝叶斯框架下，顾及相位不连续性的干涉图相位解缠算法；（3）对提出的方法进行实地案例分析。本项目将DSM中蕴含的精细地形信息与地物空间拓扑关系用于城市建筑密集区域的地形去除与相位解缠，有助于提升InSAR在建筑密集区域的形变监测能力，为高分辨率InSAR地理国情监测提供理论与技术支撑。

本项目针对城市地区高分辨率的雷达影像干涉图中存在的地形去除和相位解缠问题，开展了基于高分辨率地表模型的地形去除和保护相位不连续性的相位解缠研究。课题研究了基于不同分辨率地表模型的高分辨率雷达影像干涉图地形效应去除，基于时序InSAR的多基线视角误差估计，基于图割优化的二维相位解缠，以及不同解缠模式下相位不连续性的保护效果。课题在天津和深圳地区研究了不同类型的地面沉降。.在天津地区探测到了地下水开采的地面沉降，利用点源阵列模拟了天津西部沉降区域的地下水量变化，分析了天津地区断层位置对地面沉降的控制作用，比较了沉降的时间序列和储水层水位时间序列的关系，沉降与储水层水位两者之间的空间耦合，估计了相关储水层的弹性储水系数。凸显出InSAR技术在地面沉降监测和机理分析、地下水量变化、地质控制、和储层参数研究方面的有效应和实用性。.在深圳探测到围填海区域，地铁建设区域，以及西北部建成区有不同程度的地面沉降。课题通过小波分析确认了深圳季节性的地表形变与降水量的关系，分析了海潮负荷与沿海地带季节性形变之间的联系，凸显出InSAR技术在城市地质灾害监测，公共安全风险评估领域的重要性。