基于bootstrap区间估计的insar同质点探测方法研究

来源：华佗小知识

第43卷第2期2020年2月测绘与空间地理信息GEO胚477CS & SB47Z4厶 /NFOR胚4T7ON TECHNOLOGyVol.43,No.2Feb., 2020基于Bootstrap区间估计的InSAR

同质点探测方法研究刘恋1，张磊2(1.河海大学地球科学与工程学院，江苏南京211000；2.江苏省测绘工程院.江苏南京210013)摘要：针对传统同质点探测方法KS检验检验效率低的问题，提出一种利用伽马分布作为前验信息及Bootst rap

区间估计探测同质点的方法，实验表明：本文提出的方法能够有效地探测完成同质点的探测，有效地提高了数据检验的效率，为相干性的无偏估计提供了较好的条件、

关键词：同质点；Bootstrap ；区间估计;InSA R中图分类号：P228 文献标识码：A 文章编号：1672-5867( 202())()2-()()96-()3InSAR Homogeneous Detection Based on Bootstrap Interval EstimationLIU Lian1, ZHANG Lei2(1.School of Earth Science and Engineering, Hohai University, Nanjing 211000, China；2. Surveying and Mapping Engineering Institute of Jiangsu Province, Nanjing 210013, China)Abstract： Aiming at the problem of low efficien(:y of traditional I lomomor phic Detection (KS) test, this paper p proposes a method l()r

detecting Homogeneous points based on the gamma distribution and Bootstrap interval estimation. Experiments show that method this

paper proposed can effectively detect high coherence point and can detect the same point of homogeneity. This method effectively improved the efficiency of data inspection and laid the foundation for unbiased coherence estimation.Key words ：homogeneous statistically pixels； Bootstra p； interval estimation； InSAR0引言I I前InSAR已经成为探测地表形变、提取l）E：\\1等的

是SqueeSAR中提出的利用KS[5]检验的方法，这种非参数检验的方法样本较少，容易误判不同统计特性的点为同质点，丨L无前验信息作为检验参数，繁杂的双样本检验丿川重了同质点检验的负担。针对前验信息的确实，蒋弥[8]

重要方法，其中D-InSAR技术虽然已经趋于成熟.理论上

能够达到毫米级别的地表微小形变监测,但要达到毫米级的监测水平，需要解决数据处理过程中的大气相位、时空失相关和残余地形相位等误差源的影响。提出在强度信息服从伽马分布的基础上：，利川中心极限定理确定估计区间的方法来快速确定同质点,并利川

Bootstrap畑方法求得与原始估计近似的无偏估计。借鉴

为了解决上述问题，对于观测目标的后向散射特性的研究成为热点。Ferretti[1]等提出PS永久散射体技术、

Berardino[2]等提出SBAS短基线集技术、Hooper⑶等提出

此思想，本文利川基于 Bootstrap的区间估计而不是中心极限定理的方法来探寻这种方法的可行性。实验表明，

对于相同质地的分布点,Bootstrap 方法同样具有很好的探测结果且较传统KS方法更精确.并利川上述方法进行了相干性估计的研究。了 V1TI多时相技术.结合PS 及 SBAS技术减轻点丨丨标的

误差源影响.获彳得丨丨标点的变形速率及高程残差。从解

缠和解算角度来看,空间点分布的密度需要进行提高才能改善形变的估计质量。这就要求我们除了探测PS点外还要进行分布式的目标点（DS[4]点，指的是分辨率单元内没有丨丨标点的散射特性占主导地位的点）。随着

Ferretti等提出第二代永久散射体技术SqueeSAR，分布式

1同质点估计方法1.1 KS同质点检验当需要检验出数据的分布和某个已知的分布是否 - 致时，就需要 KS检验。两个样本的KS检验是川来区分两个数据是否服从同-种分布的检验方法。影像集的数

目标的探测成为「涉测量研究的-个重点，典型的技术

收稿日期：2018-08-27作者简介:刘恋（1995-）,女，江苏南京人，测绘工程专业硕士研究生，主要研究方向为摄影测量与遥感。第2期刘恋等:基于Bootstrap区间估计的InSAR同质点探测方法研究97量最少要8景才能得到可靠的检验结果。如果有\\张与同一影像配准的SAR影像，其中一随

机像丿元\\ ,若有如图所示的从小到大的强度分布观测值

d( x) = ［ d1( x) ,d2( %),•••,/( x)］，那么有累积频率分布

函数:0,d < d］kSN 二 < 亓，dk W d < dk+1

(1)1,d M dN对于影像上任意两点X1J,为了检验它们的后向散射特性是否-致即同质点.建立了如下检验统计量：Dn =恵ma沙 SN‘(d) -sn(d) (2)不论观测值服从什么分布•检验统汁量D\\都与l\\S 分布相似，其累计概率密度为：P( Dn W t) = 1 - 2^( - 1) 1 厂丹二 1 -a (3)n = 1根据显著性水 '平a设定阈值/,当Dn W /时以置信水平a认为X］和x2是同质点。1.2

Boolslrap非参数估计Boolslrap样本是指当总体分布未知的川时候，若有个容

量是\\的数据样本，该样本来自总体分布,按照放回抽样

的方法从这个样本中抽取•个同样容量为\\的样本，这样的样本被称为Bootstrap样本。Boolslrap非参数估计方法是指通过相继地从原

始样本中去除多个Boolslrap样本 ,利用这些样本对总体

的分布进行统计推断的方法。1.3

boolslrap区间估计对于每个利用Boolslrap方法从总、体分布\"中提取日的Boolslrap估计\A 2 ,•••\将它们从小到大排列：

船］，即2］，…，即n］,用对应的R( X*)二A *分布作为R( X)

分布的近似，满足P( A* R( X* )在置i度 1 - a下的上下分位，如果计算出的A *满

足上下分位,那么就可以判断A *是满足近似R ( \\ )分

布的。记& = ［nx导］,笛二［nx (1-导)］。分别将氐、

A*作为分位数A *和论的估计，可得到置信水平为1 - a下的Bootstrap的置信区间为:［A*、A*］。1.4利用Boolslrap区间估计探测同质点根据分布式目标SAR图像统计理论，在匀质区域，单视强度图影像都服从伽马分布。根据这个理论可以判断

在一个匀质区域内，近似地认为同质点满足同分布。在实际成像的地表,复杂的地物类型会导致固定窗口强度影像非匀质，从而导致4八厶分别不平稳。针对这