[發(fā)明專利]一種地表形變監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211056420.2
• 申請(qǐng)日: 2022-08-31
• 公開（公告）號(hào): CN115423180A
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白翔宇;王昭然;任雅茹;張常興;王浩然
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 內(nèi)蒙古大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): 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(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11961
• 代理人: 史云聰

本發(fā)明提供了一種地表形變監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)方法，包括：獲取研究區(qū)域的InSAR時(shí)間序列地表形變數(shù)據(jù)集，并對(duì)其進(jìn)行處理，獲取研究區(qū)域的環(huán)境因素?cái)?shù)據(jù)集，并對(duì)其進(jìn)行處理，將處理后的環(huán)境因素?cái)?shù)據(jù)集及處理后的InSAR時(shí)間序列地表形變數(shù)據(jù)集進(jìn)行合并，得到模型數(shù)據(jù)集，搭建Autoformer模型，通過模型數(shù)據(jù)集對(duì)Autoformer模型進(jìn)行訓(xùn)練，調(diào)整模型超參數(shù)，獲取最佳模型，選取研究區(qū)域內(nèi)地表形變變化最大的研究點(diǎn)集，輸入最佳模型進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)警。本發(fā)明提供的地表形變監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)方法，無需地面及人工配合，能夠充分發(fā)揮衛(wèi)星監(jiān)測(cè)的優(yōu)點(diǎn)，可對(duì)研究區(qū)域的全范圍進(jìn)行地表形變監(jiān)測(cè)，且能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)測(cè)，能夠降低事故發(fā)生率及財(cái)產(chǎn)損失率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地表形變監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種地表形變監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)

在地表形變的監(jiān)測(cè)手段中，傳統(tǒng)的大地測(cè)量技術(shù)，例如GPS及人工水準(zhǔn)儀等容易受到低空間分辨率以及高成本的限制，另外，在對(duì)地物的巡檢中，傳統(tǒng)技術(shù)往往需要大量的專業(yè)人員及重型器械，監(jiān)測(cè)時(shí)間長(zhǎng)且監(jiān)測(cè)成本高。

現(xiàn)有技術(shù)中還使用多時(shí)相干涉合成孔徑雷達(dá)(MT-InSAR)技術(shù)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、高精度、低成本的監(jiān)測(cè)，其中，典型的MT-InSAR技術(shù)之一是永久散射雷達(dá)干擾合成孔徑雷達(dá)(PS-InSAR)，在該方法中，選擇了建筑、裸露巖石等時(shí)間穩(wěn)定點(diǎn)，這些點(diǎn)在多幅SAR圖像中具有高度穩(wěn)定性和反射性，但是現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)PS-InSAR進(jìn)行使用時(shí)往往未將其與長(zhǎng)期時(shí)間序列預(yù)測(cè)處理分析框架相配合使用，不能實(shí)現(xiàn)密集地物地表沉降的預(yù)測(cè)，而且并未考慮影響地表形變的環(huán)境因素。因此，設(shè)計(jì)一種基于Autoformer及PS-Insar的地表形變監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)方法是十分有必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種地表形變監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)方法，無需地面及人工配合，能夠充分發(fā)揮衛(wèi)星監(jiān)測(cè)的優(yōu)點(diǎn)，可對(duì)研究區(qū)域的全范圍進(jìn)行地表形變監(jiān)測(cè)，且能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)測(cè)，能夠降低事故發(fā)生率及財(cái)產(chǎn)損失率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種地表形變監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)方法，包括如下步驟：

步驟1：獲取研究區(qū)域的InSAR時(shí)間序列地表形變數(shù)據(jù)集；

步驟2：對(duì)獲取的InSAR時(shí)間序列地表形變數(shù)據(jù)集進(jìn)行處理；

步驟3：獲取研究區(qū)域的環(huán)境因素?cái)?shù)據(jù)集；

步驟4：對(duì)環(huán)境因素?cái)?shù)據(jù)集進(jìn)行處理，并將處理后的環(huán)境因素?cái)?shù)據(jù)集及處理后的InSAR時(shí)間序列地表形變數(shù)據(jù)集進(jìn)行合并，得到模型數(shù)據(jù)集；

步驟5：搭建Autoformer模型，通過模型數(shù)據(jù)集對(duì)Autoformer模型進(jìn)行訓(xùn)練，調(diào)整模型超參數(shù)，獲取最佳模型；

步驟6：選取研究區(qū)域內(nèi)地表形變變化最大的研究點(diǎn)集，輸入最佳模型進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)警。

可選的，步驟1中，獲取研究區(qū)域的InSAR時(shí)間序列地表形變數(shù)據(jù)集，具體為：

獲取覆蓋研究區(qū)域的n幅Sentinel-1A的SAR影像，根據(jù)時(shí)空基線參數(shù)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(duì)主影像及輔影像進(jìn)行精確配準(zhǔn)及干涉處理，生成N-1幅差分干涉圖，獲取外部DEM數(shù)據(jù)及衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)，使用外部DEM數(shù)據(jù)與影像覆蓋范圍進(jìn)行配準(zhǔn)，通過衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)進(jìn)行軌道偏移矢量矯正去除平面效應(yīng)，并將DEM數(shù)據(jù)采樣到SAR影像的坐標(biāo)系中，通過振幅離差法識(shí)別PS點(diǎn)，設(shè)定合理的振幅離差閾值，提取研究區(qū)域PS候選點(diǎn)，構(gòu)建像素點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，其中，振幅離差法通過評(píng)估影像像元的信噪比來確認(rèn)PS點(diǎn)，相位的信噪比可用振幅離差指數(shù)來衡量，即：

式中，σ_A及μ_A分別為SAR影像的振幅標(biāo)準(zhǔn)差和振幅平均值，設(shè)定D_A的閾值為x，當(dāng)該位置振幅離差指數(shù)小于x時(shí)，則判斷為PS點(diǎn)，反之，則判斷不是PS點(diǎn)，建立形變反演模型，為：