[發明專利]一種無人機DEM與InSAR相位融合獲得高精度地表沉陷盆地的方法

在審

• 申請號: 202111414839.6
• 申請日: 2021-11-25
• 公開（公告）號: CN114167414A
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 王曉鵬;周大偉;安魚飛;王玲;王萌萌;周健;王紅濤;占喜林
• 申請（專利權）人: 中煤航測遙感集團有限公司;中國礦業大學
• 主分類號: G01S13/88
• 分類號: G01S13/88;G01S13/90
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 程化銘;陶得天

1.一種無人機DEM與InSAR相位融合獲得高精度地表沉陷盆地的方法，其特征在于，按以下步驟進行：

S1、數據獲取；

通過InSAR獲取目標時間段內的N景SAR影像，并通過UAV航攝在目標時間段內先后獲取兩期DEM數據；

S2、數據轉換；

將步驟S1獲取的N景SAR影像進行干涉和解纏處理，獲取N-1幅解纏相位，通過“疊加”和重纏繞處理，得到復數纏繞相位；

將步驟S1獲取的兩期DEM數據相減獲得礦區沉陷大變形；再將礦區沉陷大變形根據雷達波長轉換為絕對干涉相位，并轉換為纏繞相位，得到含有大變形的纏繞相位；

S3、相位融合；

將步驟S2獲取的含有大變形的纏繞相位與復數纏繞相位融合，修正SAR相位中的整周數，得到含有大變形的融合相位；

S4、數據解算；

通過解算處理，最終得到完整、準確的礦區沉陷盆地變形。

2.根據權利要求1所述的一種無人機DEM與InSAR相位融合獲得高精度地表沉陷盆地的方法，其特征在于，步驟S2中對N景SAR影像處理時，SAR影像按照時間先后順序排列，先對相鄰兩景影像進行兩軌差分干涉處理，再進行相位解纏，對相干性小于0.2的區域進行掩膜，得到N-1幅解纏相位，此后，對解纏相位的掩膜區域內插出相位值，將N-1幅解纏相位圖累加；

累加解纏相位中的穩定區域選擇控制點，擬合相位趨勢面并去除，即進行相位去斜處理，消除因基線不準確引起的斜坡效應；對去斜后的干涉相位按照相位余弦為實部、相位正弦為虛部，重新將解纏相位轉換為復數纏繞相位。

3.根據權利要求1所述的一種無人機DEM與InSAR相位融合獲得高精度地表沉陷盆地的方法，其特征在于，步驟S3相位融合的具體過程為：將步驟S2獲得的包含大形變的纏繞相位從復數纏繞相位中扣除，僅保留小形變，得到殘余小形變的解纏相位；在殘余小形變的解纏相位中加回步驟S2經DEM數據轉換之后的絕對干涉相位。

4.根據權利要求1所述的一種無人機DEM與InSAR相位融合獲得高精度地表沉陷盆地的方法，其特征在于，步驟S3中修正SAR相位中的整周數的過程中；

1)復數纏繞相位，對多期累加并去斜后的差分相位，利用相位纏繞算子進行纏繞運算，得到纏繞相位；

2)大形變的纏繞相位，首先利用無人機獲取的地表形變量W(x,y)以及衛星波長λ和視角線θ，根據D-InSAR基本原理中的地面某點下沉值與雷達衛星波長、入射角及該點相位之間的關系表達式，計算出包含大變形的絕對相位Φ，再利用纏繞算子對絕對相位進行纏繞運算得到包含大形變的纏繞相位；

根據D-InSAR基本原理，地面某點下沉值與雷達衛星波長、入射角及該點相位之間的關系可表示為：

式中，△W為地面點下沉值；φ為地面點相位；λ為衛星波長；θ為視線角。

地面點絕對相位φ處于(-π,π)之間，因此可以根據無人機獲得沉陷量確定地面點(x,y)處相位整周數Zφ的計算公式：

式中，Int[·]表示取整運算，其它各符號含義與式(1)相同，W(x,y)為無人機獲得的地面點(x,y)處的沉陷量；

3)絕對干涉相位也就是真實相位值，絕對干涉相位進行相位纏繞后主要包括主值在(-π，π]間的纏繞相位+整周期數2kπ。