[发明专利]一种顾及流变参数的时序InSAR公路形变监测模型及解算方法

说明书

本发明提供了一种顾及流变参数的时序InSAR公路形变监测模型及解算方法，利用时间序列InSAR技术，结合流变学理论中Kelvin体流变模型，构建一种时序InSAR公路形变监测模型，并求解模型中未知流变参数，进而估计公路区域时间序列形变，可应用于软土区公路长期地表变形监测中，克服了现有纯经验InSAR形变模型中没有顾及监测对象物理力学特性的缺陷，可获取到流变参数估计值，拓宽了InSAR技术的应用领域，也可为公路养护、路基稳定性控制领域提供一种流变参数估计的新手段。

技术领域

本发明涉及公路沉降监测领域，特别地，涉及一种顾及流变参数的时序InSAR公路形变监测模型及解算方法。

背景技术

传统的公路沉降监测方法，例如精密水准测量，GPS测量等，虽能满足监测精度要求，但其成本高、监测空间密度低、且需要监测人员频繁出入现场勘测等特性严重制约了其应用。差分合成孔径雷达干涉测量(DInSAR：Differential InSAR)技术作为一种新兴的空间对地观测技术，主要用于监测雷达视线方向厘米级或更微小的地球表面形变，以其监测范围大、空间分辨率高、无接触式测量等特点，大大弥补了传统测量手段的不足，为公路沉降监测提供了新的契机。然而，众所周知的时空失相关和大气延迟影响却限制了其监测精度。为克服DInSAR技术的缺陷，时间序列InSAR技术被学者们提出，该项技术主要是以PS、SBAS、高相干目标、TCPInSAR等技术为代表，通过对时间序列上多幅SAR图像进行相位分析，利用那些长时间内保持稳定散射特性的高质量点，实现地表形变提取。这一技术克服了传统DInSAR技术时空失相关的缺陷，且其对大多数监测对象理论上可达到亚毫米级的监测精度，使其在基础交通设施变形监测中更具潜力。

时间序列InSAR数据处理过程中，形变模型的建立是至关重要的环节，即建模高相干点形变分量与时间、形变参数之间的函数关系。准确可靠的形变模型，不但可以提高形变估计的精度，且可以控制残余相位在小于整周π范围内，对形变参数求解、高相干点优化选取及相位解缠环节产生影响，更可为后续形变结果的解译提供参考。然而，目前InSAR采用的多为物理意义不够明确的纯经验数学模型，很少有顾及监测对象形变机制或物理参数的模型。对于软土区域修建的公路，其形变随时间的变化呈现复杂的非线性特性，用单一的经验数学函数建模这一物理过程，显然不能真实反应其变形规律，严重影响变形监测的精度及变形预测的准确性，也不利于工后期的形变分析解译。根据大量岩土力学领域学者的研究表明，软土的变形受土的流变性影响尤其严重。流变性是指土体变形与时间有关的一种现象，是一种时间效应，是软土重要的工程性质之一，而流变参数(粘度和弹性模量)是表征软粘土流变特性的重要参数。对于任何一种土体，均具备流变性，而软粘土流变性则尤其明显，因此国内外专家一直都对软土流变性给予高度重视。如果可在时间序列InSAR传统形变模型中顾及到软土流变特性，将流变参数融入模型中，不但有望提高InSAR技术在公路工后长期变形监测的精度，更可使得形变估计结果的解译更为合理，估计出的流变参数还可为岩土领域提供借鉴，拓宽InSAR应用领域。

发明内容

本发明目的在于提供一种顾及流变参数的时序InSAR公路形变监测模型及解算方法，以解决现有纯经验InSAR形变模型中没有顾及监测对象物理力学特性的缺陷，且可为公路养护、路基稳定性控制领域提供一种新的流变参数估计手段。

为实现上述目的，本发明提供了一种顾及流变参数的时序InSAR公路形变监测模型及解算方法，包括步骤：

S1：利用时序InSAR技术中的小基线集技术获取待监测公路区域解缠后的差分干涉图，并选取高相干点；

S2：构建InSAR干涉相位与流变参数的时序函数模型；

S3：利用遗传算法估计模型的流变参数；

S4：基于高相干点的流变参数进行时序形变估计。

作为优选的技术方案之一，步骤S1的具体方法如下：