(一)研究背景

尽管基于相位信息的InSAR方法能够以毫米级精度测量地表形变，但受到相位梯度限制只适用于微小形变滑坡测量，针对滑坡的大梯度形变，需要利用基于幅度信息的SAR像素偏移量追踪（POT）方法进行测量。POT方法的关键是实现SAR影像亚像素级精度的密集匹配，传统POT方法基于单通道的SAR幅度影像进行同名点匹配，形变估计结果准确性与稳定性不足。随着近年来SAR系统的发展，影像分辨率越来越高，且一般具备多极化观测模式，可探索研究利用SAR极化信息提高POT技术的形变监测准确性与稳定性。

(二)研究内容

武汉大学雷达遥感团队在国家自然科学基金项目和中欧“龙”计划五期项目的支持下，基于团队前期研究成果，研究提出了一种基于极化SAR影像的PCM-POT方法，通过对主从影像匹配窗口内的极化协方差矩阵（PCM）进行广义似然比检验（GLRT），估计并寻找两个匹配窗口的最佳匹配位置，从而实现对主从影像形变偏移量的估计。与单一幅度信息相比，极化协方差矩阵包含更多信息（如幅度、相位、极化信息）表征目标特性，因此能够实现小配准窗口下的准确相似性估计，能够减轻缓和POT方法匹配窗口尺寸造成的结果准确性与分辨率之间的矛盾，从而提高POT方法估计结果的准确性与稳定性。

以美国科罗拉多州的Slumgullion滑坡为例，本文利用PCM-POT方法处理两景UAVSAR影像获取了该滑坡的二维形变场，研究结果表明PCM-POT结果与GPS实测结果和滑坡构造特征高度吻合，较其他POT方法形变监测性能显著提升。PCM-POT方法主要亮点包括：（1）PCM-POT方法既适用于全极化SAR影像，也适用于双极化SAR影像，且不同极化方式组合的形变估计性能与结果基本一致；（2）PCM-POT方法与其他各种POT方法的对比表明，在多种配准窗口条件下PCM-POT方法形变估计精度较其他方法提高约30%至80%，有效提高了大梯度滑坡形变监测的准确性和稳定性；（3）PCM-POT方法在运动异质区域具有优异的性能表现，较其他POT方法具有更高的准确性和形变细节保留能力；（4）进一步补充实验表明，PCM-POT方法具有广泛适用性，适用于机载、星载的双、全极化数据，同样也适用于地震、冰川等多个应用场景。

(三)成果发表

该研究成果以“Polarimetric SAR pixel offset tracking for large-gradient landslide displacement mapping ”为题，发表在遥感领域TOP期刊International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation上，论文第一作者为蔡杰华博士，通讯作者为董杰副研究员。

(四)参考文献

1) Cai, J., Zhang, L., Dong, J., Wang, C., & Liao, M. (2022). Polarimetric SAR pixel offset tracking for large-gradient landslide displacement mapping. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 112, 102867 (DOI: 10.1016/j.jag.2022.102867)

2) Li, M., Zhang, L., Shi, X., Liao, M., & Yang, M. (2019). Monitoring active motion of the Guobu landslide near the Laxiwa Hydropower Station in China by time-series point-like targets offset tracking. Remote Sensing of Environment, 221, 80-93 (DOI: https://doi.org/10.1016/j.rse.2018.11.006)

3) Shi, X., Zhang, L., Balz, T., & Liao, M. (2015). Landslide deformation monitoring using point-like target offset tracking with multi-mode high-resolution TerraSAR-X data. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 105, 128-140 (DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2015.03.017)