[发明专利]基于多平台时序InSAR的数据融合及冻融监测方法及装置

说明书

本发明提供了一种基于多平台时序InSAR的数据融合及冻融监测方法及装置。考虑到冻土区的冻融规律，利用时序InSAR中的小基线集(SBAS)方法，使用多平台数据得到研究区长时间形变结果。考虑多平台数据形变速率标准差的权重影响，调整卡尔曼增益值，采用卡尔曼滤波方法对多平台有时间重叠的形变信息进行融合；利用每年融化指数与冻结指数反演季节性形变值，利用年平均地温数据反演线性形变值，采用季节性形变以及线性形变模型对多平台有时间间隔的形变信息进行融合。利用多环境因子进行地表形变变化综合分析，最终较传统方法能用更小的成本获取更大范围的监测效果，还能获得形变未知段的结果，从而更有效分析多年冻土季节性冻融变化规律。

技术领域

本发明涉及雷达遥感以及图像处理技术领域，尤其涉及一种基于多平台时序InSAR的数据融合及冻融监测方法及装置。

背景技术

青藏高原冻土冻融形变过程复杂，且受多种环境因素影响(土壤类型、地表温度、坡度坡向、活动层厚度等)。由于青藏高原地处不适合人类活动的高寒地带，同时面积广阔，传统调查的手段进行土壤冻融过程观测虽然可靠，但仅限于较小的区域。合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术是20世纪60年代产生的一项空间对地观测技术，它能够不受光照和天气条件的限制实现全天候、全天时对地观测，还可以穿透地表和植被获取地表下信息。相较于传统测量手段，能够更好地节约人力、物力、财力。为了获取更长时间范围的监测，InSAR技术也在朝着多平台的长时间序列方向发展。

然而，现有的多平台之间数据往往有长短不一的时间间隔，会或多或少影响到长时间序列观测。并且有时间重叠的多平台数据，也存在着卫星入射角不一致的现象，也会影响最后的监测结果。目前大多数研究方法是先利用不同平台的数据单独处理，得到各平台数据反演的地表形变监测结果，而后对各种结果进行对比或交叉验证得出最后的地表形变监测结果。

发明内容

有鉴于此，为了解决不同平台SAR数据之间存在的时间间隔问题，以及提高有时间重叠部分数据的观测精度，本发明提供了一种基于多平台时序InSAR的数据融合及冻融监测方法及装置，并较传统方法能获取更长时间序列形变结果，从而更全面有效分析多年冻土季节性冻融变化规律。

根据本发明的一个方面，本发明提供一种基于多平台时序InSAR的数据融合及冻融监测方法，包括以下步骤：

获取N景原始的多平台SAR数据，并进行预处理；

使用时序InSAR技术中的小基线集方法，设置合适的时间基线和空间基线，选取合适的方位向和距离向多视窗口，分别对预处理后的多平台SAR数据进行数据处理，获取不同平台数据的形变结果，所述不同平台数据的形变结果包括有时间重叠的形变结果和有时间间隔的形变结果；

基于所述有时间重叠的形变结果，将不同平台数据通过空间上以及时间上形变结果融合，得到重合点以天为单位的形变信息；根据不同平台数据形变速率标准差的权重调整卡尔曼增益值，采用卡尔曼滤波方法进行数据融合，从而获得有时间重叠的形变融合结果的最优估计值；

基于所述有时间间隔的形变结果，以一年为周期，利用每年的融化指数与冻结指数反演有时间间隔的季节性形变值，利用年平均地温数据反演有时间间隔的线性形变值，将所述有时间间隔的季节性形变值和所述有时间间隔的线性形变值相加得到有时间间隔的形变融合结果；

对所述有时间重叠的形变融合结果和所述有时间间隔的形变融合结果进行归零衔接，得到长时间序列形变结果；

基于所述长时间序列形变结果，利用时间范围的光学影像分析热融区域的变化，利用形变信息进行重点区域选点时序形变分析，利用季节性形变量反演活动层厚度，以及利用多环境因子进行地表形变变化综合分析，得到长时间序列形变的冻融分析监测结果。

进一步地，所述获取N景原始的多平台SAR数据，并进行预处理的步骤，包括：

获取N景原始的多平台SAR数据；