[发明专利]基于单个雷达成像几何学SAR影像的矿区三维时序形变监测方法

摘要

本发明公开了一种基于单个雷达成像几何学SAR影像的矿区三维时序形变监测方法，利用单个雷达成像几何学SAR数据生成可用InSAR干涉对；并生成矿区地表多时域差分下沉观测值；建立时间相邻SAR影像期间的下沉速度与多时域下沉观测值之间的观测方程，并使用加权最小二乘法求解下沉速度；使用解出的下沉速度计算矿区地表在SAR影像获取时间的时序下沉；基于矿区地表东西、南北方向水平移动与下沉在对应方向的梯度成比例的关系，使用计算的矿区时序下沉估计出东西、南北方向的时序形变。本发明实现了仅利用单个雷达成像几何学SAR数据监测矿区地表三维时序形变，大大降低了传统方法中需要三个或以上的不同雷达成像几何学SAR数据的苛刻要求。

主权项

1.一种基于单个雷达成像几何学SAR影像的矿区三维时序形变监测方法，其特征在于，包括以下几个步骤：步骤1：利用单个雷达成像几何学SAR影像生成覆盖待监测矿区的可用InSAR干涉对；步骤2：利用现有的SIP方法生成待监测矿区多时域差分下沉观测值ΔW：ΔW＝[ΔW1,ΔW2,…,ΔWm]T；其中，m表示可用InSAR干涉对的个数；ΔW1，ΔW2，…，ΔWm分别表示第1到第m个可用InSAR干涉对生成的差分下沉观测值；所述多时域差分下沉观测值指一系列与可用InSAR干涉对时间同步的下沉值；步骤3：建立矿区地表各点在两相邻SAR影像时刻间的平均下沉速度V＝[V1,V2,…,Vn]T与多时域差分下沉观测值ΔW＝[ΔW1,ΔW2,…,ΔWm]T之间的函数关系：Bm×n·Vn×1＝ΔWm×1；其中，SAR影像个数为n+1；V1,V2,…,Vn表示矿区地表各点依次在n+1个影像中，两相邻SAR影像时刻间的平均下沉速度；B是一个维度为m×n，由可用InSAR干涉对辅影像和主影像获取时间差组成的系数矩阵；对于B的任意第k行，第IM_k个元素前的所有元素均为0，从第IM_k到第IS_k‑1个元素，依次为：第IS_k‑1个元素以后的所有元素均为0；其中，IMk和ISk分别为生成第k个可用InSAR干涉对的主、辅影像获取时间索引，根据InSAR干涉对的组成情况获得；步骤4：求解地表各点在相邻SAR影像时刻间的平均下沉速度V：V＝[BT·B]‑1·[BT·ΔW]；步骤5：估计矿区地表时序下沉W，并利用时序下沉计算获得东西、南北方向的时序水平移动，完成待监测矿区三维时序形变监测；其中，Wk表示在tk时刻矿区地表的时序下沉值，tl表示时间，Vl表示在tl‑1至tl期间的平均下沉速度；其中，E(i,j)和N(i,j)分别表示像素坐标为(i,j)的点在tk时刻的东西、南北方向的水平移动，k＝1,2,…,n；b为待监测矿区水平移动系数，H为开采采深，tanβ为主要影响角正切，RE和RN分别为LOS向形变图在东西和南北方向的空间分辨率。