Page 194 - 《武汉大学学报（信息科学版）》2025年第6期
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                的集水流域与反向集水流域融合，再经过后期人                                2）地形可视性分析。由于 SAR 影像侧视成
                工修编不合理的单元，最终得到的由汇水线与分                            像的特点，在地形起伏较大的区域，不同的区域
                水线所划分的区域即为斜坡单元。其主要步骤                             因角度的差异产生不同的反射，会在一定程度上
                有：（1）均值过滤。使用焦点统计工具进行领域                           影响地面反射雷达回波信号到达成像系统的先
                分析，并对 DEM 进行两次均值过滤。（2）曲率计                        后顺序，从而使得成像系统中的 SAR 图像发生一
                算。利用曲率工具对过滤后的 DEM 进行表面分                          定的扭曲，产生叠掩、透视收缩、阴影等几何畸变
                析，求解曲率。（3）流向计算。利用流向工具对曲                          现象  ［35］ 。这些几何畸变的产生会使 SAR 影像失
                率进行水文分析，求解流向数据。（4）洼地识别。                          真，严重制约了 SAR 的监测精度和探测范围。因
                利用填洼工具对流向数据进行水文分析，求解洼                            此，本文采用叠掩、阴影以及 R 指数计算方法，对
                地单元。（5）流域计算。利用集水区工具以洼地                           研究区 SAR 的地形可视性进行分析，提取出干扰
                数据为集水点，流向为地图，求解流域；并使用从                           严重的区域，用于剔除最终落入该区域的不可信
                栅格转面工具将所得流域转为矢量面数据，得到                            的干涉测量生成的形变点。其中，R 指数表示倾
                凹形流域边界。（6）边界叠加。利用栅格计算器                           斜距离（雷达几何距离）与地面距离（地球表面距
                工 具 将 曲 率 乘 以 − 1，完 成 曲 率 反 转 ，重 复 步 骤           离）之比，其计算公式为：
                                                                                                  )
                                                                                             )
                （3）~（5）计算反转曲率数据得到凸形流域边界，                                ì R =-sin( φsin(α + ω - θ sL
                                                                        ï ï
                                                                        ï ï
                并将所得的凹、凸形流域边界合并即可得到斜坡                                   í     3                         （10）
                                                                        ï ï ω =  π - δ
                                                                        ï ï
                单元。                                                     î     2
                2.2 地表形变反演方法                                     式中， s 和 L 分别为通过山体阴影模型计算得到的
                     1）SBAS-InSAR。 SBAS-InSAR 是 一 种 利            阴影和叠掩； α 表示坡向； φ 表示坡度； θ 表示卫星
                用 SAR 影像技术进行地表形变监测的方法                   ［34］ 。   入射角； δ 表示卫星方位角。利用重分类将计算
                根据设定的空间基线和时间基线的阈值对各个                             得到的阴影和叠掩分别设为 0，其他的值设为 1；
                独立的 SAR 影像进行连接，构建干涉像对连接                          计算出的 R 为 SAR 的地形可视性。R ≤ 0，为不
                图，生成多组短基线集合，集合间 SAR 影像的时                         可 视 区 域 ； 0 < R ≤ 0.3，为 可 视 性 差 区 域 ； 0.3 <
                间和空间基线较大，集合内的时间和空间基线较                            R ≤ 0.5，为 可 视 区 域 ； 0.5 < R ≤ 1，为 可 视 性 强
                小，这样使得因视角差异引起的误差和失相干最                            区域。
                小化。对于差分干涉得到的干涉图，基于其相干                                3）最大坡度向投影。为了克服卫星视线方
                性对像元进行筛选。利用最小二乘法或者奇异                             向角度和地表几何形态对真实变形速率的影响，
                值分解的方法，将像对的形变相位转化成相对于                            将得到的变形速率投影到最大坡度方向，从而提
                某一选定的 SAR 影像的形变相位，进而通过空间                         取出沿斜坡向的变形速率，更准确地反映地表形
                域的低通滤波和时域的高通滤波消除大气等干                             变的真实方向和强度，并更有利于辅助判断滑坡
                扰的影响，获取最终的地面形变结果。                                的范围及稳定性，其计算公式为：
                                                                  ì     V i
                     采 用 SBAS-InSAR 技 术 提 取 形 变 信 息 的 具           ï ï V j =
                                                                  ï     C
                                                                  ï
                体流程是：（1）Sentinel-1A数据导入与裁剪；（2）连接                  ï
                                                                  ï
                                                                  ï ï C = cos β
                图生成，将超级主影像作为参考影像，以它为标                             í
                                                                  ï ï                )            )
                                                                  ï
                准，把其余所有像对配准到超级主影像上；（3）根                           ï cos β =(-sin α cos φ (-sin θ cos γ +
                                                                  ï                   )         )
                                                                  ï
                                                                  î
                据 像 对 配 对 关 系 ，对 所 有 干 涉 像 对 进 行 干 涉 处            ï ï     (-cos α cos φ ( sin θ sin γ + sin φ cos θ
                理，包括相干性生成、去平、滤波和相位解缠，为                                                                  （11）
                下一步轨道精炼、重去平和 SBAS 反演做好数据                         式中， V j 为沿坡向的变形速率； V i 为卫星视线向
                准备；（4）选择未形变或者形变量微小的控制点                           的变形速率； C 为三维位移比例系数； β 为卫星视
                作为基准，对所有数据对进行重去平；（5）形变量                          线方向与坡向之间的夹角； γ 为卫星的飞行方向
                反 演 分 为 两 次 ，第 一 次 反 演 估 算 速 率 和 地 形 残           与正北方向的夹角。
                差，对合成的干涉图进行去平，第二次反演估算                                在将沿卫星视线方向的地表形变速率投影
                形 变 组 分 、二 次 精 炼 和 重 去 平 以 及 去 除 大 气 相           到 最 大 坡 度 向 时 ，还 应 该 考 虑 形 变 沿 坡 体 的 方
                位，从而得到研究区的最终形变结果；（6）将得到                          向，即当形变速率为正值时，表示坡体沿最大坡
                的形变信息从 SAR 坐标系转化为地理坐标系。                          度向上运动，当形变速率为负值时，表示坡体沿
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