[发明专利]一种基于多源监测技术融合的地面沉降集成监测方法

说明书

本发明公开了一种基于多源监测技术融合的地面沉降集成监测方法，包括：在地面沉降重点监测区域布设水准点和GPS监测点，在地表稳定区域布设CR‑GPS‑水准一体点；并在相同时间序列下，获取GPS数据、地面气象数据、MODIS数据、SAR影像和水准测量数据；联合周边CGPS站和IGS站同步观测数据及地面气象数据解算GPS数据；再联合GPS数据、地面气象数据和MODIS数据解算大气延迟相位信息；从初始差分干涉相位图中提取稳定PS点和PS点形变信息；再利用PS点、GPS点、水准点、一体点对应的形变信息，构建地面沉降垂直形变场，融合水平形变场与垂直形变场构建空间数据场，获得高时空分辨率的地面沉降三维形变场信息。本发明能获得大范围、高精度、高时空分辨率的地表三维形变信息。

技术领域

本发明涉及地面沉降监测领域，特别是涉及一种基于多源监测技术融合的地面沉降集成监测方法。

背景技术

目前，地面沉降的监测方法主要有精密水准测量、基岩标-分层标测量、GPS测量和合成孔径雷达差分干涉测量(InSAR)。

其中，精密水准测量通过布设分级水准网，经平差计算和空间内插来获得地表形变信息，该方法获得的地面沉降信息具有很高的精度和可靠性，但由于其复测周期长，人力物力消耗巨大，且无法满足对地面沉降实时动态监测的要求，获取的监测信息不连续等缺陷，限制了该方法的广泛应用。但就现有地面沉降监测技术来看，精密水准测量以其高精度的优势仍是其他监测技术无法比拟的，常用于新型地面沉降监测技术精度的验证。

基岩标-分层标监测方法能够高精度获取垂向分层地面沉降形变信息，其精度达到0.01～0.1mm。但由于操作复杂，施工工艺较高，费用昂贵等，限制了该方法在区域地面沉降监测中的广泛应用，目前常用于地面沉降机理研究方面。

GPS测量技术随着仪器和解缠算法的持续改进，在地面沉降监测中发挥了重要作用。GPS测量具有周期短、定位精度高、布网迅速、全天侯等优点，在水平形变监测方面具有较高的精度，但在垂直形变监测方面由于受到大气延迟、布网形式、施测方法和解缠算法的限制，其垂直形变监测精度仍是其难以避免的缺陷。而且，GPS测量所获取的是点状分布的地面监测点形变信息，在信号不好或障碍物遮挡的地区，难以获得监测点的高程值，限制了该方法的使用。

合成孔径雷达差分干涉测量技术是近二十年发展起来的新型空间对地观测技术，其特点是实时快速、大尺度、高精度，其垂直形变监测精度可达到mm级。但在水平形变监测方面其探测能力有限，对水平形变不敏感。并且在相位解缠方面受大气延迟和时空失相关影响较为严重，因此在解算时需消除这些误差的影响。

由此可见，通过对上述地面沉降监测方法的特点进行分析，发现目前的地面沉降监测技术具有各自的优缺点。如何能创设一种新的基于多源监测技术融合的地面沉降集成监测方法，使其能将现有沉降监测技术进行有机集成，对各种监测手段获取的沉降信息进行数据融合，突破单一监测技术的局限性，发挥各种监测手段各自的监测优势，进而获取大范围、高精度、高时空分辨率的地表三维形变信息，实属目前地面沉降监测技术研究领域的重要研发课题之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于多源监测技术融合的地面沉降集成监测方法，使其能将现有沉降监测技术进行有机集成，对各种监测手段获取的沉降信息进行数据融合，获取大范围、高精度、高时空分辨率的地表三维形变信息，从而克服现有的地面沉降监测方法的不足。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于多源监测技术融合的地面沉降集成监测方法，包括如下步骤：

(1)在地面沉降重点监测区域布设用于地面沉降监测的水准点和GPS监测点，在地表稳定的区域布设CR-GPS-水准一体点；

(2)在相同的时间序列下，获取GPS数据、地面气象数据、MODIS数据、SAR影像和水准测量数据；