说明。
[0073] 由于区域网平差需要答解干涉参数和连接点高程值两类未知数，通过连接点数量 较大，需现求解干涉参数，在解算连接点的高程。依据史赖伯规则，对连接点的原始误差方 程式构建等效误差方程，从而求解干涉参数。式（17)的等效公式如式（18)和式（19)所示。
[0082] 其中，Alk、Cj勺含义与式（17)相同。
[0083] 对于所有的控制点和连接点，都可列出相应的误差方程式，给定未知数的初值，将 误差方程构建成法方程式答解各未知数改正数，再根据解算出的未知数改正数对初值进行 修正，并对上述计算过程进行迭代，直至满足给定的收敛条件，最后得到的各像对干涉参数 的定标结果和连接点的高程值加密结果。
[0084] 为直观的说明本发明采用史赖伯规则构建等效误差方程式进行InSAR干涉参数 区域网平差的优势，下面从理论和实际实验两方面进行分析说明。
[0085] 一理论分析
[0086] 下面以图3中两个具有一定影像重叠的干涉像对为例进行说明。图3中的1号点 和5号点分别在在干涉像对影像1和2上，2号点、3号点和4号点在两干涉像对的重叠处。 下面分别利用原始误差方程式和等效误差方式建立法方程。
[0087] 按照式（15)和式（17)构建误差方程式，可简化为
[0088]Voe -A〇EA0+C〇EAG-L〇E P〇E(21)
[0089] 该式为原始误差方程式，其中Vi3e为残差向量，A。为干涉参数改正数向量，A e为 连接点高程改正数，干涉参数改正数系数矩阵，C (jE为连接点高程改正数系数矩阵，Ltffi 为常数项向量，卩*为权矩阵，且有：A。= [A01 A01]1= [ABi Acti A(J)01 AB2 Aa2 A (J)02]1
[0092] AipCip^和p u分别为干涉像对i上点j的干涉参数改正数系数矩阵、高程改正 数系数矩阵、误差方程式常数项和权值。
[0093] 对该方程式法化，得到的法方程为：
[0100] 利用原始误差方程式构建法方程式的过程如图4所示。
[0101] 由原始误差方程式所构建的法方程式式（23)包含的未知数，除了各干涉像对的 干涉参数外，还包含有连接点的高程未知数，各干涉像对干涉参数个数即为区域内的干涉 像对数乘以单独干涉像对干涉参数个数，若连接点的个数为r，法方程系数矩阵Ni3e的阶数n =3t+r〇
[0102] 按照公式（15)和（20)构建成误差方程式，并简化为：
[0103]Vee -AeeA0-LeePee (24)
[0104] 该式即为等效误差方程式，其中A。为干涉参数改正数向量，其含义与是（21)相 同，Vee为残差向量，A EE为干涉参数改正数系数矩阵，L EE为常数项向量，P EE为权矩阵，且有
[0107] 对等效误差方程式法化，得到的法方程Nee A。= U EE的系数矩阵和常数项矩阵为：
[0110] 利用等效误差方程式构建法方程式的过程如图5所示，通过改过程建立的法方程 式包含的未知数只有各干涉像对的干涉参数，因此，该法方程系数矩阵Nee的阶数n = 3t。
[0111] 为了更加直观的说明本发明采用史赖伯规则改化连接点误差方程式前后的差异， 假定需要进行干涉参数定标的干涉像对数为100,各数据间仅存在两度重叠，控制点均不位 于影像重叠范围内，控制点数量为10,每个控制点列1个误差方程式，控制点列误差方程式 个数为10 ;各相邻数据重叠处只存在6个连接点，整个区域的连接点数量为99*6 = 594， 每个连接点可以列两个误差方程式，连接点列误差方程式个数为594*2 = 1188,如果不用 本发明所采用的史赖伯规则改化连接点误差方程式，原始误差方程式的个数为10+1188 = 1198,需要解算的参考数量为100*3+594 = 894,原始误差方程式系数矩阵大小为1198*834 =1071021，法方程系数矩阵阶数为894,大小为894*897 = 799236 ;而采用史赖伯规则 改化原始误差方程式后，每个连接点可构建1个虚拟误差方程式，等效误差方程的个数为 10+1188+594 = 1792,需要解算的参数数量为100*3 = 300,等效误差方程式系数矩阵大小 为1792*300 = 537600,法方程系数矩阵阶数为300,大小为300*300 = 90000。通过上述比 较可知，本发明的利用史赖伯规则的InSAR干涉参数区域网平差方法得到的误差方程式系 数矩阵和法方程系数矩阵均明显减小，从理论上证明了本发明能够有效减小误差方程和法 方程系数矩阵的大小。
[0112] 二实际实验分析
[0113] 为了验证本发明不影响干涉参数的定标，下面采用中国科学院电子研究所InSAR 系统获取的干涉数据进行干涉参定标实验，控制数据采用差分GPS实测方式获取，InSAR系 统的部分参数如表1所示。
[0114] 表1
[0115]
[0116] 实验数据为两条相邻航线上的4个InSAR像对，编号分别为003、004、103和104， 在试验区内，选取的控制点共有9个，分布较为均匀，连接点共有31个，集中分布在各InSAR 数据的重叠处，图6为控制点在InSAR数据强度图上的分布，图7为连接点在InSAR数据强 度图上的分布。利用史赖伯规则对连接点误差方程式进行改化，改化前和改化后干涉参数 的解算结果如表2所示。
[0117] 表 2
[0118]
[0119] 从表2可以看出，改化前后，干涉参数的定标结果基本一致，这说明利用史赖伯规 则对误差方程式的改化是等效改化，不影响干涉参数的定标。利用干涉参数反演连接点处 的高程值，两度重叠处和三度重叠处连接点高程的反演差异结果如表3和表4所示。表中 反演高程差异的标准差用来衡量重叠处差异的大小，标准差越小，重叠处反演差异越小；反 之，重叠处反演差异越大。
[0120] 表 3
[0121]
[0122] 表 4
[0123]
[0124] 从表3和表4可以看出，改化前和改化后高程反演差异也基本一致，利用史赖伯规 则的InSAR干涉参数区域网平差方法并没有增大重叠区域的反演高程差异，再次说明了利 用史赖伯规则改化连接点误差方程式的等效性。
[0125] 算法耗时是评估一个算法的优劣的重要指标，但程序中获取的算法耗时很大程 度上受计算机配置的影响，本发明进行InSAR干涉参数区域网平差实验的计算机配置 为：操作系统：Windows7 64位，处理器：英特尔Core i5 M 45002. 40GHz，内存：2GB(DDR3 1333MHz/1600MHz)，硬盘：320GB/7200 转 / 分，显卡：1GB。
[0126] 为了评估改化前和改化后的平差答解效能，改化前后的平差耗时均值（利用平差 算法进行1000次迭代计算的平均时间）的统计结果如表6所示。
[0127]表 5
[0128]
[0129]表5中，改化前和改化后算法收敛的迭代次数均为5次，为了避免系统稳定性的影 响，正确的评估两种算法的答解效能，统计1000次迭代计算的平均时间。可以看出，利用史 赖伯规则对连接点误差方程式进行改化，平差耗时均值从10. 572ms减小到7. 932ms，缩短 了 24. 97%，平差答解效能明显提高。
【主权项】
1. 一种利用史赖伯规则的InSAR干涉参数区域网平差方法，其特征在于，该平差方法 包括以下步骤： 1) 获取图像覆盖范围内的高程控制点和各个干涉图的解缠结果； 2) 以每个干涉图像对为基本平差单元，利用高程控制点和不同像对重叠处的同名连接 点，根据InSAR干涉参数定标原理得到控制点误差方程和连接点误差方程； 3) 建立连接点误差方程的等效误差方程式，以该等效误差方程进行InSAR干涉参数区 域网平差的平差求解，以得到相应的干涉参数。2. 根据权利要求1所述的利用史赖伯规则的InSAR干涉参数区域网平差方法，其特征 在于，所述步骤3)是采用利用史赖伯规则的虚拟误差方程式法建立的等效误差方程。3. 根据权利要求2所述的利用史赖伯规则的InSAR干涉参数区域网平差方法，其特征 在于，所述步骤3)中的InSAR干涉参数区域网平差的平差求解过程如下： A. 构建所建立的等效误差方程和控制点误差方程的法方程，以给定的干涉参数初值答 解该法方程得到干涉参数改正数； B. 根据解算出的未知数改正数对初值进行修正，并对上述计算过程进行迭代，直至满 足给定的收敛条件。
【专利摘要】本发明涉及一种利用史赖伯规则的InSAR干涉参数区域网平差方法，本发明首先获取图像覆盖范围内适当数量的高程控制点和各个干涉图的解缠结果；以每个干涉像对为基本平差单元，利用一定数量的高程控制点和不同像对重叠处的同名连接点，根据InSAR干涉参数定标原理列误差方程式；利用史赖伯规则，对连接点误差方程式构建等效误差方程式，利用该等效误差方程进行平差处理，答解各干涉像对的基线参数和干涉相位偏置等干涉参数。本发明方法利用史赖伯规则，将连接点误差方程式构建等效误差方程式，并以等效误差方程式进行InSAR干涉参数区域网平差的平差求解，可有效减小误差方程和法方程系数矩阵大小，既降低了对计算机配置的要求，又提高了平差答解的效能。
【IPC分类】G01S13/90, G01S7/02
【公开号】CN105068073
【申请号】CN201510480882
【发明人】靳国旺, 熊新, 张红敏, 徐青, 秦志远, 周杨, 崔瑞兵, 刘辉, 白泽朝, 王新田, 赵玲
【申请人】中国人民解放军信息工程大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年8月3日