[發明專利]一種融合不同分辨率SAR數據監測地表形變的方法在審

申請號：	201710018412.1	申請日：	2017-01-11
公開（公告）號：	CN106842199A	公開（公告）日：	2017-06-13
發明（設計）人：	祝傳廣;張永紅;張立亞;龍四春;吳文豪	申請（專利權）人：	湖南科技大學
主分類號：	G01S13/90	分類號：	G01S13/90
代理公司：	徐州市淮海專利事務所32205	代理人：	張旭
地址：	411100 ***	國省代碼：	湖南;43
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種融合不同分辨率 sar 數據監測地表形變方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種利用合成孔徑雷達監測地表形變的方法，具體是一種融合不同分辨率SAR數據監測地表形變的方法。

背景技術

過度開采地下水、煤炭等資源引起的地表沉降已經成為我國主要的地質災害之一。地表的沉降容易造成房屋開裂、道路塌陷，在海拔較低的沿海地區還容易引起洪澇。因此要全面地查明地面沉降的成因、現狀以及發展趨勢。

相比傳統的觀測技術手段，在合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar，SAR)基礎上發展起來的合成孔徑雷達差分干涉(Differential InSAR，DInSAR)技術，具有高分辨率、高精度、廣覆蓋的優勢。尤其是在DInSAR技術上進一步發展的時序InSAR(Multi temporal InSAR，MT-InSAR)技術，如PS、SBAS等，通過對多景SAR數據的綜合分析，能夠有效抑制大氣噪聲以及時空失相干的影響，從而實現厘米甚至毫米級的地表沉降監測精度，并且能夠展現地表沉降在時間序列上的演化過程。目前，DInSAR與時序InSAR技術已經廣泛用于火山、地震、滑坡、城市地表沉降等形變監測中。

由于SAR數據中的相位是纏繞的，DInSAR與MT-InSAR技術需要通過相位解纏獲取地表形變信息。為準確進行相位解纏，要求SAR數據的時間采樣間隔τ滿足Nyquist(奈奎斯特)采樣定理，即：

式中，λ表示SAR數據的波長，Δv表示相鄰像元或相鄰相干點的形變速率之差。可以看出，Δv越大，要求采樣間隔τ越短，即在一定的時間段內需要更多的SAR數據。

然而，我國的地面沉降情況越來越嚴重，部分地區的地表年沉降速率超過150毫米。但是，許多城市并沒有積累足夠多的高分辨率的SAR數據，實際應用中能夠使用的高分辨率SAR數據也并不總是很理想。最為常見的問題就是：研究區域內可用的高分辨率SAR數據量少，并且時間分布不均勻，干涉圖相干質量比較差，難以控制相鄰像元及相鄰相干目標點間的形變梯度，降低了形變監測精度。而同一地區的低分辨率SAR數據無法被利用，造成了數據的浪費；在地表形變劇烈的區域，該現象尤為嚴重。高分辨率SAR數據量的不足，嚴重制約了DInSAR與時序InSAR技術的實際應用能力。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種融合不同分辨率SAR數據監測地表形變的方法，可利用不同分辨率的SAR數據對地表形變進行監測，只需較少的高分辨率SAR數據就可具有較高的地表形變的監測精度，進而降低監測成本。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種融合不同分辨率SAR數據監測地表形變的方法，其具體步驟為：

第一步，利用低分、長波SAR數據(即低分辨率、長波的SAR數據)，生成差分干涉相位：

獲取覆蓋同一地區的低分、長波SAR數據，組成干涉對；然后利用該地區的DEM(即數字高程模型)數據模擬該地區的地形相位，并從每個干涉對中去除該相位，得到差分干涉相位；

第二步，提取低通形變分量Ⅰ：

根據低分、長波SAR數據量，利用DInSAR或時序InSAR方法從步驟一得到的差分干涉相位中提取地表形變相位；將該地表形變相位視為總體形變在時間與空間上的低通部分，即低通形變分量Ⅰ；

第三步，配準低分、長波SAR數據與高分、短波SAR數據(即高分辨率、短波的SAR數據)：

利用DEM數據將低分、長波SAR數據與高分、短波SAR數據從雷達坐標系地理編碼到相同的WGS-84地心坐標系下，實現不同分辨率、波長SAR數據之間的匹配；

第四步，對低通形變分量Ⅰ進行空間插值及時間插值：

采用Kringing(克里金)與雙線性插值法對低通形變分量Ⅰ進行空間插值；根據空間插值得到的形變信息采用二次多項式擬合時序形變曲線，通過時間插值最終得到高分、短波SAR成像時刻的低通形變分量Ⅱ；

第五步，獲取高分、短波SAR成像幾何空間下的低通形變分量Ⅲ：