بهبود الگوريتم تداخل سنجي راداري مبتني بر پراكنش كننده‌ي دايمي (Stamps) جهت برآورد جابه‌جايي با استفاده از روش پريودوگرام

Improvement of Persistent Scatterer Interferometry Algorithm (StaMPS) for Estimation of Deformation Using Periodogram Approach

تكنيك Persistent Scatterer Interferometry (PSI) براي اولين بار بر مبناي انتخاب پيكسل‌هاي پراكنش كننده‌ي دايمي با رفتار پراكنشي ثابت در زمان و با استفاده از مدل جابه‌جايي از پيش تعيين شده، جهت از بين بردن محدوديت‌هاي روش سنتي ارايه شد. اين تكنيك در سال 2006 تحت عنوان StaMPS ، بهبود پيدا كرد به‌صورتي كه بر خلاف تمام الگوريتم‌هاي PSIارايه شده تا قبل از آن، قابليت انتخاب پراكنش كننده‌هاي دايمي را بدون نياز به دانش اوليه مدل جابه‌جايي آن‌ها و حتي در مناطق خارج شهري دارد. در اين روش براي انجام عمليات بازيابي فاز نياز به برقراري شرط نمونه‌برداري نايكوييست است كه در مناطق با نرخ جابه‌جايي بالا اين شرط مورد نياز نقض مي‌شود و به‌علت خطاي بازيابي فاز نرخ جابه‌جايي بسيار كمتر از واقعيت برآورد مي‌شود. در اين مقاله يك روش كارا براي بهبود الگوريتم StaMPS جهت برآورد ميزان جابه‌جايي در مناطق با نرخ بالاي جابه‌جايي و با رفتار تقريباً خطي در زمان ارايه مي‌شود. در روش پيشنهادي يك شبكه‌ي مكاني از پيكسل‌هاي پراكنش كننده‌ي دايمي شكل مي‌گيرد و بخش خطي جابه‌جايي به روش پريودوگرام براي هر كمان متصل كننده‌ي دو پراكنش كننده‌ي دايمي برآورد مي‌شود و با علم به اين كه بخش قابل توجه جابه‌جايي در منطقه رفتار خطي در زمان دارد، پس از تقريب بخش خطي جابه‌جايي براي هر پراكنش كننده‌ي دايمي نسبت به يك نقطه‌ي مرجع سهم فاز ناشي از آن از فاز اوليه كم و پس از بازيابي فاز به فاز بازيابي‌شده اضافه مي‌شود. روش پيشنهادي در منطقه‌ي جنوب غربي دشت تهران با استفاده از تصاوير ENVI-SAT اجرا شد و نرخ جابه‌جايي برآوردي با نرخ استخراجي از تصاوير مسير مجاور و با روش SBAS مقايسه شد كه مقدار mm/year9/22 به‌عنوان انحراف از معيار موفقيت روش پيشنهادي در بهبود الگوريتم StaMPS را نشان مي‌دهد.

Persistent Scatterer Interferometry (PSI) was presented in order to overcome the limitations of conventional Interferometry through selection of so-called Persistent Scatterers (PS) with coherent scattering behavior over time using a priori deformation model. The algorithm later developed as StaMPS (Stanford Method for Persistent Scatterers), is able to select the PSs without using a pre-defined deformation model and extract the deformation even in areas lacking the corner reflectors. However, if the deformation rate is too high, Nyquist sampling criterion required for temporal unwrapping will not be fulfilled. As a result, StaMPS will underestimate the deformation rate. In this paper, an efficient approach is presented to improve StaMPS performance for estimating high deformation rate. PS pixels are firstly selected using the method proposed in StaMPS. The linear component of deformation for all arcs connecting two PSs are then estimated using periodogram approach. The estimated linear deformation component for all PS pixels is subtracted modulo-2pi from observed wrapped phase. The residual phases can be correctly unwrapped using the Nyquist sampling criterion since the most significant contribution of the deformation signal is assumed to be linear which is mostly the case. We applied the proposed approach to the ENVISAT ASAR images of southwestern Tehran basin. The estimated deformation rate is finally compared with deformation rate extracted from images of additional adjacent track using SBAS algorithm and the value of 22.9 mm/year as standard deviation of deformation rate demonstrates the high performance of the presented approach.