城市地区形变测量中的多源传感器四维SAR层析成像

目前蓬勃发展的PS-InSAR技术可以应用于快速大范围沉降监测。它克服了大气效应及时间去相干因素的影响，但仍无法克服信号叠掩问题。而对于高层建筑密集、信号叠掩问题严重的城区，只能采用D-TomoSAR技术进行高精度的城市四维测图，在提取高精度形变信息的同时，也可以分离每个像元内信号重叠的多个散射体目标。.D-TomoSAR的基本原理是利用视角不同的多幅SAR影像来重建高程方向的反射函数，由这些反射函数来分离每个像元内信号重叠的多个散射体，并估算每个散射体的高程、反射量及形变速率等参数，从而实现真正意义的高精度城市四维测图。.通过对不同轨道获取的TomoSAR数据集的融合，可以填补因信号遮挡造成的数据空洞、提高总体形变监测精度。不同传感器数据集之间的融合可以提高时间分辨率、延长形变监测时间、提高新旧传感器数据的利用率。因此，城市地区多源传感器四维SAR层析成像具有广阔的发展前景。

TomoSAR技术可以在所谓的高程方向上重建三维反射剖面，因此也可以被应用到城市的真实3D重建上。在城市地区，通过使用决定性的点状散射体，即在一个可能有0-4个散射中心的分辨率单元内，假设仅仅存在一个主散射体，以此来提升层析重建效果。在这样的假设下，其获取的结果和以主散射体点云为结果的PS-InSAR处理效果是相当的，但是层析重建具有额外的能够在高程上分辨多个散射体单元的能力优势。..获取层析重建的方法有若干个，然而，一般说来其高程向分辨率都取决于获取数据的基线长度而且一般都很低。但是，基于压缩感知技术，要取得超分辨率能力是可能的。不过，基于压缩感知的方法通常需要密集的计算，在处理大型场景时往往要使用超级计算机。通过TWIST方法，我们开发了一种基于压缩感知，在消耗的计算时间较少的情况下能够获取超分辨率能力的层析技术。尽管其获取的高程向分辨率低于其他基于压缩感知的方法，比如BP，我们现在几乎可以和基于传统SVD方法的技术一样的速度获取超分辨率效果，这对于城市地区TomoSAR处理是一个长足的进步。..随着越来越多的合成孔径雷达数据的涌现，在一个兴趣区域获取不止一个的数据集已经不是罕见的现象了。想要充分利用这些信息需要将处理结果进行融合，要么是PS-InSAR要么是TomoSAR，这样做的目的是在空间上组合这些数据栈，从而可以从两个独立处理的一维视向形变估计获得更为完整和密集的真实3D形变向量。..然而，尽管这样的点云融合所需的步骤是明确的，在现实中，这并不总是很容易实现。在非常密集的城市地区，尤其在中国的城市更为常见和典型，数据的融合比处理那些密度不算很大的城市，如说像拉斯维加斯，或者更少的高层建筑，比如柏林，要更为困难。许多中国城市的密度和大量的摩天大楼区域使得同明点的识别非常困难。在某些区域并没有同名点，由于遮蔽现象的存在。然而，即使在这种情况下，我们的二维图像互相关方法仍然可以进行粗匹配，但在这样的极端情况下，精匹配变得十分困难。