[發明專利]一種地表形變監測與預測方法

在審

• 申請號: 202211056420.2
• 申請日: 2022-08-31
• 公開（公告）號: CN115423180A
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 白翔宇;王昭然;任雅茹;張常興;王浩然
• 申請（專利權）人: 內蒙古大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06F17/18;G06T17/05;G06T17/20;G01S13/90;G01S13/88;G01B15/06
• 代理公司: 北京鑫瑞森知識產權代理有限公司 11961
• 代理人: 史云聰

1.一種地表形變監測與預測方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：獲取研究區域的InSAR時間序列地表形變數據集；

步驟2：對獲取的InSAR時間序列地表形變數據集進行處理；

步驟3：獲取研究區域的環境因素數據集；

步驟4：對環境因素數據集進行處理，并將處理后的環境因素數據集及處理后的InSAR時間序列地表形變數據集進行合并，得到模型數據集；

步驟5：搭建Autoformer模型，通過模型數據集對Autoformer模型進行訓練，調整模型超參數，獲取最佳模型；

步驟6：選取研究區域內地表形變變化最大的研究點集，輸入最佳模型進行預測預警。

2.根據權利要求1所述的地表形變監測與預測方法，其特征在于，步驟1中，獲取研究區域的InSAR時間序列地表形變數據集，具體為：

獲取覆蓋研究區域的n幅Sentinel-1A的SAR影像，根據時空基線參數及多普勒中心頻率，選取其中一幅SAR影像作為主影像，其余作為輔影像，對主影像及輔影像進行精確配準及干涉處理，生成N-1幅差分干涉圖，獲取外部DEM數據及衛星軌道數據，使用外部DEM數據與影像覆蓋范圍進行配準，通過衛星軌道數據進行軌道偏移矢量矯正去除平面效應，并將DEM數據采樣到SAR影像的坐標系中，通過振幅離差法識別PS點，設定合理的振幅離差閾值，提取研究區域PS候選點，構建像素點網絡，其中，振幅離差法通過評估影像像元的信噪比來確認PS點，相位的信噪比可用振幅離差指數來衡量，即：

式中，σ_A及μ_A分別為SAR影像的振幅標準差和振幅平均值，設定D_A的閾值為x，當該位置振幅離差指數小于x時，則判斷為PS點，反之，則判斷不是PS點，建立形變反演模型，為：

ψ_x,i＝W{φ_D,x,i+φ_A,x,i+Δφ_S,x,i+Δφ_θ,x,i+Δφ_N,x,i}

式中，W為相位纏繞算子，φ_D,x,i為由地面相位引起的相位，φ_A,x,i為大氣延遲誤差相位，Δφ_S,x,i為衛星軌道誤差相位，Δφ_θ,x,i為殘余地形相位，Δφ_N,x,i為配準誤差，即熱噪聲失相關引起的噪聲相位，建立形變反演模型，進行相鄰PS點相位參數估計，解算殘余高程和線性形變及大氣相位參數，并測試模型解算的各參數與像素點干涉相位的擬合情況，證明模型解算值的準確性，進行大氣相位移除后，重新選取PS候選點，再次進行形變分析，最后對殘差進行分解，得到非線性形變信息，獲取時間序列地表形變數據集，經過地理編碼后得到InSAR時間序列地表形變數據集。

3.根據權利要求2所述的地表形變監測與預測方法，其特征在于，步驟2中，對獲取的InSAR時間序列地表形變數據集進行處理，具體為：

將獲取的InSAR時間序列地表形變數據集按照研究區域進行裁剪和平滑化處理，獲取時間序列數據集長度，并進行文件格式轉換，確認研究區域的關鍵點，即形變程度最大的點集合，得到處理后的InSAR時間序列地表形變數據集。

4.根據權利要求3所述的地表形變監測與預測方法，其特征在于，步驟3中，獲取研究區域的環境因素數據集，具體為：

獲取NetCDF格式數據的大氣驅動數據集、地表溫度分析數據集、土壤濕度數據集、土壤溫度分析數據集及土壤相對濕度數據集，組成環境因素數據集。

5.根據權利要求4所述的地表形變監測與預測方法，其特征在于，步驟4中，對環境因素數據集進行處理，并將處理后的環境因素數據集及處理后的InSAR時間序列地表形變數據集進行合并，得到模型數據集，具體為：

通過基于Python語言的Pandas庫及Numpy庫將NetCDF格式數據的環境因素數據集轉化為csv格式的環境因素數據集，并抽取環境因素數據集中的環境因素參數，將環境因素數據集按照研究區域經緯度網格劃分，并對抽取的環境因素參數進行數據格式標準化，完成標準化后，對環境因素數據集進行數據格式審查，去除不符合常規格式的數據噪聲，去除完畢后，對環境因素數據集進行異常值補充，使用各環境因素參數的平均值對環境因素數據集的空值進行補充，得到處理過的環境數據因素數據集，計算研究區域內的各研究點與采集環境因素參數的環境因素氣象站的距離，每個研究點選取距其最近的環境因素氣象站采集的環境因素參數作為參考，對各研究點進行聚類分簇處理，合并環境因素數據集及InSAR地表形變時間序列數據集，得到模型數據集。