[發(fā)明專利]一種融合多源SAR影像工礦區(qū)三維地表形變監(jiān)測及解算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610961794.7
• 申請日: 2016-11-04
• 公開（公告）號: CN106526590B
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王志偉;于勝文;陶秋香;劉國林;高騰飛
• 申請（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 青島智地領(lǐng)創(chuàng)專利代理有限公司 37252
• 代理人: 肖峰

本發(fā)明公開了一種融合多源SAR影像工礦區(qū)三維地表形變監(jiān)測及解算方法。該方法基于形變前后不同軌道SAR影像數(shù)據(jù)，分別通過融合D?InSAR技術(shù)和Offset?tracking技術(shù)獲取不同雷達(dá)衛(wèi)星視線向上的形變信息，融合MAI技術(shù)和Offset?tracking技術(shù)獲取不同雷達(dá)衛(wèi)星方位向上的形變信息，在此基礎(chǔ)上，考慮視線向和方位向形變信息監(jiān)測精度不同，采用Helmert方差分量估計(jì)的方式確定權(quán)重，建立三維地表形變轉(zhuǎn)換模型并解算，獲取工礦區(qū)三維形變場。本發(fā)明可以解決InSAR技術(shù)監(jiān)測工礦區(qū)地表形變時(shí)容易受失相干、可監(jiān)測形變梯度小等因素限制的問題；其次，通過多源SAR影像更加全面的監(jiān)測出地表真實(shí)形變情況。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種融合多源SAR影像工礦區(qū)三維地表形變監(jiān)測及解算方法。

背景技術(shù)

工礦區(qū)地表形變嚴(yán)重危害著地面建筑設(shè)施和自然環(huán)境，影響著人類的生存環(huán)境、生命財(cái)產(chǎn)安全和當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展。對礦區(qū)地表形變進(jìn)行全面監(jiān)測，深入研究形變形成機(jī)理與變化規(guī)律，對合理開采地下礦產(chǎn)資源，控制工礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

傳統(tǒng)大地水準(zhǔn)測量、GPS監(jiān)測礦區(qū)地表形變得到的都是一個(gè)點(diǎn)的形變信息，隨著測繪手段的發(fā)展和地面沉降監(jiān)測應(yīng)用范圍的進(jìn)一步擴(kuò)展，其缺點(diǎn)也越來越突出。

星載合成孔徑雷達(dá)干涉測量(Interferometric Synthetic Aperture Radar，InSAR)技術(shù)是近年來發(fā)展起來的空間對地觀測新技術(shù)，其原理是基于形變前后的兩景SAR影像的差分干涉相位獲取地表形變信息，如D-InSAR、MAI技術(shù)。在礦區(qū)地表形變監(jiān)測的應(yīng)用中國內(nèi)外均取得若干成功案例，監(jiān)測精度已達(dá)到毫米級。但受SAR影像波長、入射角、地面分辨率等參數(shù)的影響，InSAR技術(shù)僅對一定形變梯度范圍內(nèi)的形變具有監(jiān)測能力。由于工礦區(qū)地表隨著開采的進(jìn)行出現(xiàn)不同程度的地表形變，短時(shí)間內(nèi)可能達(dá)到米級，嚴(yán)重超出了以差分干涉相位信息為基礎(chǔ)的常規(guī)InSAR技術(shù)的監(jiān)測能力，導(dǎo)致SAR影響失相干。其次，InSAR技術(shù)只能獲取一維或者二維地表形變信息，而不是直接、全面反映地表形變特征的三維形變場。

偏移量跟蹤技術(shù)(Offset-Tracking)是以幅度信息為基礎(chǔ)的通過對兩幅SAR影像進(jìn)行精密配準(zhǔn)，獲取配準(zhǔn)點(diǎn)之間偏移量來計(jì)算形變，不需要進(jìn)行相位解纏，對SAR圖像的相干性不敏感，可以彌補(bǔ)上述常規(guī)基于干涉相位信息技術(shù)受失相干以及可監(jiān)測形變梯度小等因素限制的不足。除此之外，越來越多的不同平臺(tái)在軌SAR衛(wèi)星可以為同一地區(qū)提供多方向形變監(jiān)測結(jié)果，使得基于多源SAR影像三維地表形變監(jiān)測更容易實(shí)現(xiàn)。與此同時(shí)不同軌道SAR影像對同一地區(qū)進(jìn)行監(jiān)測，可以獲取更全面的地表形變信息。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種融合多源SAR影像工礦區(qū)三維地表形變監(jiān)測及解算方法，以克服傳統(tǒng)InSAR技術(shù)受大梯度形變、失相干以及只能提供單一方向地表形變信息的限制，利于全面真實(shí)的反映出工礦區(qū)形變場的形變特征。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種融合多源SAR影像工礦區(qū)三維地表形變監(jiān)測及解算方法，包括如下步驟：

a獲取多源SAR影像干涉對的相干圖；

b對相干圖進(jìn)行平滑處理；

c結(jié)合上述相干圖并融合D-InSAR技術(shù)和Offset-tracking技術(shù)獲取雷達(dá)視線向形變信息；

d結(jié)合上述相干圖并融合MAI技術(shù)和Offset-tracking技術(shù)獲取雷達(dá)方位向形變信息；

e利用步驟c和步驟d得到的雷達(dá)視線向形變信息和雷達(dá)方位向形變信息，采用Helmert方差分量估計(jì)建立三維地表形變模型并進(jìn)行解算。

優(yōu)選地，所述步驟a具體為：