[发明专利]一种融合多源SAR影像工矿区三维地表形变监测及解算方法

说明书

本发明公开了一种融合多源SAR影像工矿区三维地表形变监测及解算方法。该方法基于形变前后不同轨道SAR影像数据，分别通过融合D‑InSAR技术和Offset‑tracking技术获取不同雷达卫星视线向上的形变信息，融合MAI技术和Offset‑tracking技术获取不同雷达卫星方位向上的形变信息，在此基础上，考虑视线向和方位向形变信息监测精度不同，采用Helmert方差分量估计的方式确定权重，建立三维地表形变转换模型并解算，获取工矿区三维形变场。本发明可以解决InSAR技术监测工矿区地表形变时容易受失相干、可监测形变梯度小等因素限制的问题；其次，通过多源SAR影像更加全面的监测出地表真实形变情况。

技术领域

本发明涉及一种融合多源SAR影像工矿区三维地表形变监测及解算方法。

背景技术

工矿区地表形变严重危害着地面建筑设施和自然环境，影响着人类的生存环境、生命财产安全和当地经济发展。对矿区地表形变进行全面监测，深入研究形变形成机理与变化规律，对合理开采地下矿产资源，控制工矿区可持续发展具有重要意义。

传统大地水准测量、GPS监测矿区地表形变得到的都是一个点的形变信息，随着测绘手段的发展和地面沉降监测应用范围的进一步扩展，其缺点也越来越突出。

星载合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar，InSAR)技术是近年来发展起来的空间对地观测新技术，其原理是基于形变前后的两景SAR影像的差分干涉相位获取地表形变信息，如D-InSAR、MAI技术。在矿区地表形变监测的应用中国内外均取得若干成功案例，监测精度已达到毫米级。但受SAR影像波长、入射角、地面分辨率等参数的影响，InSAR技术仅对一定形变梯度范围内的形变具有监测能力。由于工矿区地表随着开采的进行出现不同程度的地表形变，短时间内可能达到米级，严重超出了以差分干涉相位信息为基础的常规InSAR技术的监测能力，导致SAR影响失相干。其次，InSAR技术只能获取一维或者二维地表形变信息，而不是直接、全面反映地表形变特征的三维形变场。

偏移量跟踪技术(Offset-Tracking)是以幅度信息为基础的通过对两幅SAR影像进行精密配准，获取配准点之间偏移量来计算形变，不需要进行相位解缠，对SAR图像的相干性不敏感，可以弥补上述常规基于干涉相位信息技术受失相干以及可监测形变梯度小等因素限制的不足。除此之外，越来越多的不同平台在轨SAR卫星可以为同一地区提供多方向形变监测结果，使得基于多源SAR影像三维地表形变监测更容易实现。与此同时不同轨道SAR影像对同一地区进行监测，可以获取更全面的地表形变信息。

发明内容

本发明的目的在于提出一种融合多源SAR影像工矿区三维地表形变监测及解算方法，以克服传统InSAR技术受大梯度形变、失相干以及只能提供单一方向地表形变信息的限制，利于全面真实的反映出工矿区形变场的形变特征。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种融合多源SAR影像工矿区三维地表形变监测及解算方法，包括如下步骤：

a获取多源SAR影像干涉对的相干图；

b对相干图进行平滑处理；

c结合上述相干图并融合D-InSAR技术和Offset-tracking技术获取雷达视线向形变信息；

d结合上述相干图并融合MAI技术和Offset-tracking技术获取雷达方位向形变信息；

e利用步骤c和步骤d得到的雷达视线向形变信息和雷达方位向形变信息，采用Helmert方差分量估计建立三维地表形变模型并进行解算。

优选地，所述步骤a具体为：