[发明专利]依据沉降速率的不同时序差分干涉地面沉降测量融合方法

说明书

本发明是一种依据沉降速率的不同时序差分干涉地面沉降测量融合方法，旨在解决应对同一测区内部不同地面沉降速率区的测量精度与效率要求，实现依据地面沉降速率自动选择相适应的时序差分干涉测量方法。首先采用PS‑InSAR方法解算，然后以PS‑InSAR监测成果中栅格数据的经纬度坐标与栅格点上的沉降速率为样本，采用ISODATA聚类算法找到地面沉降速率大的区域分界线，在区域内最大沉降点的沉降速率超过规定阈值时，在原有SAR图像数据采用PS‑InSAR方法基础上，在区域分界线内对后续部分原有图像数据和新增图像数据采用小基线SBAS‑InSAR方法，然后与原沉降测量值进行加权平均。最终将区域分界线内外的沉降监测成果合并在一起，得到依据沉降速率的地面沉降测量融合监测成果。

技术领域

本发明涉及融合PS-InSAR与SBAS-InSAR两种监测方法，旨在解决应对同一测区内部不同地面沉降速率区的测量精度与效率要求，实现依据地面沉降速率自动选择相适应的时序差分干涉测量方法，属于地面沉降监测领域。

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。

永久散射体(PS-InSAR)和小基线集时序分析技术(SBAS-InSAR)相比，PS-InSAR可以不考虑时间和空间基线的限制，仅仅跟踪成像区域内雷达散射特性较为稳定的目标而放弃那些失相关严重的分辨单元，需要数据量大(至少需要20期影像以上)，对点密度要求高，监测精度较高，适用在城市沉降监测，雷达散射特性稳定，可靠点密度高。SBAS-InSAR利用短基线集技术将像对组合成若干个小的差分干涉集合，利用最小二乘法求得每个小集合的地表变形时间序列，需要数据量较少(至少需要12期影像以上)，时间采样率高，能够有效地减弱时空失相干的影响，从而使得到的监测成果在时间和空间上更为连续，监测精度不及PS-InSAR，但可以获得更多的监测点信息，适合于城市以外的野外地面沉降。