[发明专利]一种综合InSAR和GNSS的轨道交通形变监测方法、装置及设备

说明书

本发明公开了一种综合InSAR和GNSS的轨道交通形变监测方法、装置及设备，方法基于历史InSAR监测数据，选取GNSS‑InSAR共型天线的布设地点并布设GNSS‑InSAR共型天线；根据SBAS‑InSAR方法对InSAR数据进行干涉处理，并基于GNSS数据反演对InSAR的大气延迟，通过对InSAR的大气延迟修正InSAR数据的大气延迟误差；通过InSAR数据的干涉结果与GNSS数据的时空域融合，获取监测点的三维形变速率。本发明利用GNSS反演大气延迟矫正InSAR大气误差，融合具有高空间采样率的InSAR数据和具有高时空分辨率的GNSS数据作为监测结果。为轨道交通监测提供了一种成本可控的、具有高三维监测精度以及高时空分辨率的形变监测手段。

技术领域

本发明涉及GNSS和合成孔径雷达的轨道变形监测技术领域，特别涉及一种综合InSAR和GNSS的轨道交通形变监测方法、装置及设备。

背景技术

地下水抽取、人为施工等因素造成的地基沉降一直是轨道交通的重大安全隐患，需要采用具有较高的空间采样密度、较高的数据测量精度且具有较短的监测周期的监测手段对轨道交通进行形变。同时也需要考虑监测成本。

合成孔径雷达干涉测量(Synthetic Aperture Radar Interferometry，简称InSAR)技术与全球导航卫星系统(简称GNSS)在轨道交通形变监测应用方面各有优势和不足。如：利用InSAR技术可以提供大面积、高精度的监测结果，并能以较低的成本有效地确定沉降区域，其原理是利用合成孔径雷达两次观测中所获得的复数据中含有的相位差和空间距离差之间的关系，提取地表的高程变化，但是测量精度受到大气延迟、相干性等因素的影响。在某些情况下不能达到mm级的精度。GNSS技术能够得到准确的若干个固定位置的高时间分辨率、高精度的形变测量数据。但由于GNSS测量观测点位密度较低，重复观测周期长。若要获得较高的测量精度，则需布设高密度的监测点，必然导致监测点建设成本高。

申请人在研究中发现：考虑到两种技术的互补性，一方面，InSAR的大面积形变监测结果对于GNSS站的监测位置及密度的布设则具有较好的指导作用；另一方面，GNSS还可以修正大气延迟对InSAR结果的影响，从而提髙其成果的精度。因此，如何将InSAR与GNSS两种技术融合起来，实现GNSS技术高时间分辨率和高平面位置精度与InSAR技术高空间分辨率和高程变形精度的有效统一，实现高精度的轨道交通形变监测，是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题。为此，本发明提出一种综合InSAR和GNSS的轨道交通形变监测方法、装置及设备。融合具有高空间采样率的InSAR数据和具有高时空分辨率的GNSS数据作为监测结果。

本发明的第一方面，提供了一种综合InSAR和GNSS的轨道交通形变监测方法，包括以下步骤：

基于监测区域的历史InSAR监测数据，选取GNSS-InSAR共型天线的布设地点，并布设所述GNSS-InSAR共型天线，所述GNSS-InSAR共型天线包括监测点为共同点的GNSS天线和InSAR角反射器，其中，所述GNSS天线用于采集所述监测点的GNSS数据，所述InSAR角反射器用于采集所述监测点的InSAR数据；

根据SBAS-InSAR方法对所述InSAR数据进行干涉处理，并基于所述GNSS数据反演对InSAR的大气延迟，通过所述对InSAR的大气延迟修正所述InSAR数据的大气延迟误差；

通过所述InSAR数据的干涉结果与所述GNSS数据的时空域融合，获取所述监测点的三维形变速率。

根据本发明的实施例，至少具有如下技术效果：