[发明专利]一种融合不同合成孔径雷达干涉测量的地面沉降监测方法

说明书

本发明是一种融合不同合成孔径雷达干涉测量的地面沉降监测方法。旨在解决单一干涉测量方法因在不同区域永久散射点(PS点)或者慢去相关滤波相位像素密度差异而造成的精度误差，实现同一测区内不同区域依据PS点密度自动选择不同干涉测量方法。步骤包括：选取N幅SAR影像数据，分别采用PS‑InSAR和SBAS‑InSAR方法独立解算；获取PS‑InSAR解算过程中PS点，筛选出高相干值的PS点；以PS点分布重心坐标为初始中心点，对这些PS点空间分布进行DBSCAN聚类分析，最终找到PS点分布密集区和稀疏区的分界线；再将SBAS‑InSAR成果矢量化后；将稀疏区内PS‑InSAR监测成果变更为SBAS‑InSAR的矢量监测数据。本发明有效提高复杂地物反射区的地面沉降监测精度。

技术领域

本发明涉及融合PS-InSAR(永久散射体合成孔径雷达干涉测量)与SBAS-InSAR(短基线集合成孔径雷达干涉测量)两种雷达卫星干涉测量方法，应对复杂地物反射区的地面沉降监测方法，属于地面沉降监测领域。

背景技术

目前，地面沉降的监测方法主要有精密水准测量、基岩标-分层标测量、GPS(全球定位系统)测量和InSAR(合成孔径雷达差分干涉测量)。

其中，精密水准测量通过布设分级水准网，经平差计算和空间内插来获得地表形变信息，该方法获得的地面沉降信息具有很高的精度和可靠性，但由于其复测周期长，人力物力消耗巨大，且无法满足对地面沉降实时动态监测的要求，获取的监测信息不连续等缺陷，限制了该方法的广泛应用。但就现有地面沉降监测技术来看，精密水准测量以其高精度的优势仍是其他监测技术无法比拟的，常用于新型地面沉降监测技术精度的验证。

基岩标-分层标监测方法能够高精度获取垂向分层地面沉降形变信息，其精度达到0.01～0.1mm。但由于操作复杂，施工工艺较高，费用昂贵等，限制了该方法在区域地面沉降监测中的广泛应用，目前常用于地面沉降机理研究方面。

GPS测量技术随着仪器和解缠算法的持续改进，在地面沉降监测中发挥了重要作用。GPS测量具有周期短、定位精度高、布网迅速、全天侯等优点，在水平形变监测方面具有较高的精度，但在垂直形变监测方面由于受到大气延迟、布网形式、施测方法和解缠算法的限制，其垂直形变监测精度仍是其难以避免的缺陷。而且，GPS测量所获取的是点状分布的地面监测点形变信息，在信号不好或障碍物遮挡的地区，难以获得监测点的高程值，限制了该方法的使用。

地球同步轨道卫星合成孔径雷达具有全天时、全天候、覆盖面积广、观测精度高等特点，合成孔径雷达干涉监测是一项机具潜力的空间对地观测技术，广泛应用于地面沉降监测、冰川位移、地震地表形变探测等方面。特别是时序雷达干涉的出现，极大地提升了InSAR的技术对地表微小形变的监测能力。其中，以永久散射体合成孔径雷达干涉技术和短基线雷达干涉技术应用最为成熟和广泛。

PS-InSAR和SBAS-InSAR相比，分析的对象是永久散射体，这些点的相位和振幅在长时间序列上能保持稳定性，在相干性方面，具备较高的可信度与准确性。以这些保持强散射特性和稳定性的PS-InSAR矢量监测点作为研究对象可以解决时、空去相干等问题。在城市区域可以获得高密度矢量监测点，监测精度和可靠度较高。但是PS-InSAR技术也存在自身的缺点和限制。在原始数据方面，PS-InSAR技术需要研究区域不少于20景的影像；在研究区域的类型和范围大小方面PS-InSAR技术适合城市等地表硬质地物覆盖较多的区域。而在植被覆盖分布较多的这些地区，该技术还需要相关更多的实验研究来找出合理的方法。因为大气模型的缘故，PS处理的研究范围也不能过大。在形变速度分析方面，受到目前现有的算法制约，适合研究变化速率比较小的对象。