[发明专利]一种基于局部表面平行流模型的滑坡二维形变分解方法

说明书

本发明公开了一种基于局部表面平行流模型的滑坡二维形变分解方法，涉及滑坡形变监测领域；首先，利用StaMPS技术对升轨和降轨SAR数据进行时间序列处理，获取滑坡沿LOS方向的一维形变；其次，结合升降轨SAR数据的成像几何信息和LOS向形变信息，基于局部表面平行流模型，反演滑坡运动的最优滑向与滑动倾角；最后，联合滑坡LOS向形变信息、升降轨SAR数据成像几何信息和反演获取的最优滑向与滑动倾角，计算滑坡沿滑向和滑动面法向方向的二维形变；基于局部表面平行流模型的二维形变分解新方法适用于平移式黄土滑坡，以帮助预防和减轻滑坡灾害。

技术领域

本发明涉及滑坡形变监测技术领域，具体涉及一种基于局部表面平行流模型的滑坡二维形变分解方法。

背景技术

近年来，由于全球气候变化所导致的极端降雨事件频发，发生了多起灾难性的黄土滑坡事件；因此，有必要对滑坡进行长期稳定性监测，从而减轻滑坡灾害所造成的损失；遥感技术的飞速发展为滑坡监测提供了新的思路，其中星载合成孔径雷达干涉测量(InSAR)作为一项新型的空间对地观测技术，具有覆盖范围广、监测精度高、全天时、全天候、空间分辨率高等特点，为从区域到局部尺度的滑坡变形监测提供了技术支持。

然而，InSAR技术仅能获取地表沿雷达视线向的一维形变，这不仅不利于解释滑坡运动的幅度和方向，而且在多学科合作时难以与不熟悉一维观测几何概念的学者进行沟通。因此，获取滑坡表面多维形变对于研究滑坡表面和内部动力学演化过程至关重要。

针对常规InSAR监测存在的问题，本申请提供了一种基于局部表面平行流模型的滑坡二维形变分解方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种普适型滑坡二维形变分解方法，使用目前可免费获取的SAR(Synthetic Aperture Radar，合成孔径雷达)数据(升降轨Sentinel-1) 来恢复滑坡的二维形变，以研究滑坡的时空演变趋势及破坏模式，为进一步的滑坡治理提供可靠建议。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种基于局部表面平行流模型的滑坡二维形变分解方法，包括以下步骤：

对升降轨SAR数据进行时间序列处理，获取滑坡沿LOS(Line-of-Sight，雷达视线向)向的毫米级一维形变速率；

联合LOS向一维形变速率和升降轨SAR影像的成像几何信息，基于局部表面平行流模型，反演滑坡运动的最优滑向与滑动倾角；

联合LOS向一维形变速率、升降轨SAR影像的成像几何信息和反演获取的滑坡最优滑向及滑动倾角，计算滑坡沿滑向和滑动面法向方向的二维形变。

进一步地，获取滑坡沿LOS向的毫米级一维形变速率，具体包括：

利用辅助DEM(Digital Elevation Model，数字高程模型)数据和精密轨道数据对SAR数据进行预处理，生成单主影像干涉图；

利用振幅离差阈值法对干涉图进行PS(Persistent Scatterer，永久散射体) 点的初选，得到PS候选点集；

在迭代运算中对PS候选点进行相位稳定性分析，筛选出最终的PS点；

通过低通滤波去除空间相关相位，包括大气相位、轨道误差和空间相关的 DEM误差相位；

采用3D相位解缠算法获取PS点的绝对干涉相位值；

对PS点的绝对干涉相位进行时间上的高通滤波和空间上的低通滤波，所得结果为包含大气效应的其余扰动相位，将其从解缠相位中减去，通过地理编码获取最终估算的LOS向形变值。

进一步地，反演滑坡运动的最优滑向与滑动倾角，具体包括：

采用克里金插值对升降轨LOS向形变速率结果进行空间插值；