[发明专利]一种表征地面沉降时序演变的方法

摘要

本发明公开了一种表征地面沉降时序演变的方法，属于地质灾害领域。基于雷达影像数据，利用PS‑InSAR方法，获取区域地面沉降信息。根据沉降信息，将区域地面上的沉降时序演变特征进行分类，获取长时间序列下历史地面沉降量的发展趋势与类型，更加准确的掌握区域地面单元上的沉降的长时序演展规律，在应对地面沉降灾害时能够提出更加高效的防治措施，为城市灾害防治节约时间和经济成本，同时也可以作为城市规划的依据。

主权项

1.一种表征地面沉降时序演变的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取覆盖研究区范围的长时序合成孔径雷达观测影像数据，假设影像获取时间为t₀，t₁，…t_n，利用永久散射体合成孔径雷达干涉测量PS‑InSAR方法获取地表每一个PS点的形变信息，通过现场实测GPS和水准点数据对形变数据进行校准和精度验证，获取稳定PS点的高精度垂向形变数据库；S2、将PS‑InSAR结果进行预处理，将累积沉降量按照时间间隔进行插值，获取每月的累计沉降量X_m,将每相邻月份的沉降量进行相减，就获得了m个月的沉降量x₁，x₂...x_m，即x₁＝X₁‑X₀，x₂＝X₂‑X₁，…x_m＝X_m‑X_m‑1，再根据数据时间p，计算每月平均沉降量B_q；当数据跨度为p年时，p＝m/12，如果p＝m/12不为整数，则每月平均沉降量：B_q(X₁＝X₂₊₁₂+...X_1+12(p‑1))/p；S3、计算沉降的季节性，根据传统集中度的方法，用季节性强度M来表示地面沉降量集中于某几个月的程度，找到每一个PS点中B_q的最小值B_x，每个月的平均沉降量B_q加上B_x的绝对值∣B_x∣，获得变为正值的每月相对变化量C_q(_q＝1，2，…12)；其中，季节性强度M值在0‑1之间，当M值在为1极大值时，说明沉降集中发生在某个月内，具有极强的季节性；当M为0极小值时，表示沉降量在1年内均匀的分布在12个月内；将M≥0.3表示沉降量的季节性显著,类型为季节性；反之，则表示季节性不显著，类型为非季节性；S4、将沉降速率变化进行分类，将PS点将每月的累计沉降量X₀，X₁，…X_m分成两个部分，假设存在断点，断点为X_b(b≥5)，根据双线性模型公式计算时间断点X_b；S5、使用ANOVAF检验法计算二次项回归系数为0的概率为P2，如果P2≤0.01，则二次项对回归具有明显的贡献，应被保留，时间序列也因此被分类为二次型；相反，若P2＞0.01，二次项对回归没有明显的贡献，时间序列被归类为线性；S6、将S4中存在时间断点的数据判断数据是否存在纵向阶跃，将断点X_b前后的数据进行线性拟合，利用断点前线性方程进行预测，预测值为Y’_b+1…Y’_m，断点后的方程预测值为Y’₁…Y’_b，判断断点前后分段线性模型95％置信度的预测区间是否重叠，如果两个区间有重叠，则不存在纵向阶跃，时间序列被归类为双线性，将返回断点前后的斜率，b₀，b₁；反之，数据存在纵向阶跃；S7、将S6中存在纵向阶跃的数据，利用方差分析方法，如果Pv>0.05表明断点两端数据之间斜率未发生变化，则被归类为不连续匀速类型，反之表示斜率发生变化则被归类为不连续变速并返回此类型前后的斜率b₀，b₁；S8、将变化类型进行重分类，将不相关、线性、不连续匀速的PS点归为匀速；将二次型以及双线性和不连续变速中b₀>b₁的PS点归为减速；将二次型以及双线性和不连续变速中b₀<b₁的PS点归为加速；S9、将累计沉降量时序变化分类，将S3中季节性的分类结果与S8的长时序变化分类结果进行叠加重分类，将区域地面累计表沉降量分布时序划分为季节性匀速、非季节性匀速、季节性减速、非季节性减速、季节性加速和非季节性加速等6类。