一种冰川区InSAR大梯度相位解缠方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115963498A(43)申请公布日2023.04.14(21)申请号202211741278.5(22)申请日2022.12.31(71)申请人中南大学地址410083湖南省长沙市麓山南路932号(72)发明人李佳钟文杰郭磊冯娟娟李志强吴俊辉(74)专利代理机构长沙欧诺专利代理事务所(普通合伙)43234专利代理师欧颖梁捷(51)Int.Cl.G01S13/90(2006.01)G01S7/41(2006.01)G01C5/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种冰川区InSAR大梯度相位解缠方法(57)摘要本发明提供一种冰川区InSAR大梯度相位解缠方法，包括以下步骤：基于冰川区DEM差分值的干涉图模拟技术生成训练样本，通过构建的一个卷积层和Transformer混合的对称相位解缠网络模型对训练样本进行训练后，将预测的相位不连续信息作为概率质量图输入到最大流\最小割算法中，进行相位缠绕计数估计，完成相位解缠。本发明利用深度学习强大的学习总结能力和数据挖掘能力，摆脱了相位解缠对相位连续性假设的依赖。CN115963498ACN115963498A权利要求书1/1页1.一种冰川区InSAR大梯度相位解缠方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、基于冰川区DEM差分值的干涉图模拟技术生成训练样本，步骤2、通过构建的一个卷积层和Transformer混合的对称相位解缠网络模型对训练样本进行训练，步骤3、将预测的相位不连续信息作为概率质量图输入到最大流\最小割算法中，进行相位缠绕计数估计，完成相位解缠。2.根据权利要求1所述的冰川区InSAR大梯度相位解缠方法，其特征在于，所述步骤1中，通过选取冰川覆盖山区的SRTM(ShuttleRadarTopographyMission)DEM数据和COP‑DEM数据的差分值用于训练样本模拟。3.根据权利要求2所述的冰川区InSAR大梯度相位解缠方法，其特征在于，所述步骤1的具体过程包括：统一两期DEM高程基准，配准两期DEM，差分两期DEM，基于DEM差分图模拟地形差分相位图，随后添加模拟的大气湍流噪声，高斯噪声，随机形状的大振幅噪声，大振幅噪声用于模拟水体和山体阴影引起的严重去相关，估计添加噪声后模拟干涉相位的相干性，最后将模拟的绝对相位进行缠绕得到模拟缠绕相位。4.根据权利要求1所述的冰川区InSAR大梯度相位解缠方法，其特征在于，所述步骤2中，根据模拟的缠绕相位图基于“相位连续性假设”计算残差图，根据模拟相位图位置裁剪冰川标签图，最后将以上两种因子和模拟的缠绕相位图作为深度学习模型三个通道输入的特征；根据模拟的绝对相位图计算相位不连续点，将相位不连续点图作为深度模型的输出。5.根据权利要求1所述的冰川区InSAR大梯度相位解缠方法，其特征在于，所述步骤2中，构建了一个CNN和Transformer混合的对称相位解缠架构GTPU‑Net，包括编码器、解码器和添加注意力机制的跳跃连接(skipconnection)；模型编码器的基本单元为VisionTransformer。6.根据权利要求1所述的冰川区InSAR大梯度相位解缠方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：在马尔可夫随机场中定义能量函数，将相位不连续性信息作为缠绕计数估计中使用的相位变化先验知识，构建马尔可夫有向图，根据能量函数计算有向图各边的权重，基于最大流\最小割算法求解使能量函数最小化的缠绕计数k，完成相位解缠。2CN115963498A说明书1/5页一种冰川区InSAR大梯度相位解缠方法技术领域[0001]本发明属于星载合成孔径雷达干涉测量技术领域，具体涉及到一种冰川区InSAR大梯度相位解缠方法。背景技术[0002]在全球气候变暖大背景下，冰川处于物质快速流失并逐渐失稳的状态。由于冰川物质体积和质量巨大，冰川大规模突然分离(也称冰川崩塌)可引发严重山地灾害。近期多项研究发现冰川在发生大规模突然分离前往往有明显的跃动迹象。另外冰川跃动本身也能导致一些山地灾害，例如跃动冰体快速消融产生的融水引发泥石流，跃动冰体阻塞峡谷导致堰塞湖洪水，跃动体破坏冰川湖引发冰湖溃决洪水。因此监测冰川跃动对于冰川灾害感知具有重要指导意义。由于冰川跃动会使冰川表面高程产生显著变化，冰面高程变化监测是研究冰川跃动的重要手段之一。星载合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)具备全天候观测能力，可以为持续、及时、全面的冰川表面高程变化监测提供关键数据源。在生成冰面DEM时，单发双收SAR影像对不受冰川表面时间去相干、冰川运动、大气变化影响。因此，在2011年德国TanDEM‑X单发双收影像数据推出后，InSAR技术在冰川表面高程变化监测领域得到较广泛的应用。[0