一种基于时域离散InSAR干涉对的矿区地表时序形变监测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于时域离散InSAR干涉对的矿区地表时序形变监测方法，获得未覆盖整个时序过程的时域离散的InSAR干涉对；获取时域离散InSAR干涉对中的高相干点；建立矿区动态沉降模型参数与时域离散InSAR干涉对的高相干点解缠相位的关系方程组，基于该方程组估计矿区高相干点的动态沉降模型参数；最后运用该参数即可估计出任意时刻矿区地表的时序形变，从而实现了基于时域离散InSAR干涉对的矿区地表时序形变监测。本发明专利技术实现了利用未覆盖时序过程的离散InSAR干涉对监测矿区地表的时序形变，构思巧妙，过程简单，监测结果准确有效，大大拓宽了InSAR技术的应用前景、降低了矿区时序形变监测成本和技术限制。

【技术实现步骤摘要】
-种基于时域离散InSAR干涉对的矿区地表时序形变监测 方法
本专利技术涉及。
技术介绍
合成孔径雷达干涉测量（Interferometric Synthetic Aperture Radar，简称 InSAR)是一种能够获得地表厘米甚至毫米级形变的遥感技术。其基本原理就是通过对 两幅或以上的合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,简称SAR)卫星影像进行差分 干涉处理，从相位差中提取厘米甚至毫米级的雷达视线方向形变值。相对于传统的大 地测量技术而言，InSAR具有全天候、连续空间覆盖、高精度、低成本等优势。但是，传 统的差分合成孔径雷达干涉测量（differential interferometric SAR，D_InSAR)易受 空间失相关、时间失相关以及大气扰动等因素影响，且无法获得地表的InSAR时序形变 场。为了克服这些制约，一些时序InSAR形变监测方法被提出，如永久散射体干涉测量 (permanent scatter interferometry, PS-InSAR)和小基线集技术（small baseline subset interferometry, SBAS-InSAR)。目前时序InSAR技术已被广泛应用与城市地表、火山、滑 坡、地下开采等形变监测中。 然而，由于传统的时序InSAR技术（PS-InSAR或SBAS-InSAR)需要大量SAR数据， 且要求InSAR干涉对必须覆盖整个时序过程。对于因地表形变过大、时空失相关严重等原 因造成的前后SAR影像无法干涉而形成的时域离散InSAR干涉对，传统的时序InSAR技术 则无能为力。然而，该现象在矿区形变监测中较为常见。因此，利用传统的时序InSAR技术 监测矿区地表时序形变不仅成本较高、数据要求苛刻，而且很难监测矿区大量级的时序形 变，其大大制约了 InSAR技术在矿区的应用范围。因此，如何利用时域离散InSAR干涉对监 测矿区地表高精度时序形变，对于拓宽InSAR应用空间，降低矿区时序形变监测成本，并以 此指导矿区安全生产、预警矿区地表地质灾害以及生态环境保护都起着重要作用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于时域离散InSAR干涉对的矿区地表时序形变监 测方法，其克服了传统时序InSAR方法监测成本高、数据要求苛刻，且无法监测大量级形变 场等缺陷。 -种基于时域离散InSAR干涉对的矿区地表时序形变监测方法，包括以下几个步 骤： 步骤1 :获取未覆盖整个SAR影像时序过程的时域离散InSAR干涉对； 将覆盖待监测矿区的所有SAR影像按照时间先后，利用差分合成孔径雷达干涉测 量D-InSAR进行两两差分干涉，获得相干图组和解缠图组，从相干图组中找出无法干涉的 InSAR干涉对，并剔除与之对应的相干图和解缠相位图，从而获得未覆盖时序过程的时域尚 散的InSAR干涉对及对应相干图组和解缠图组； 所述相干图，是评价两幅SAR影像相似程度的依据，在干涉处理中生成； 所述无法干涉，是指相干图的相干性小于设定的相干性阈值； 步骤2 :获取时域离散InSAR干涉对中的高相干点； 依据设定的相干性阈值从未覆盖时序过程的时域离散的InSAR干涉对对应的相 干图组中提取出每个时域离散InSAR干涉对中的高相干点； 所述高相干点是所有时域离散的相干图在该点的相干性均设定的相干性阈值； 步骤3 :利用低通滤波削弱高相干点处的大气延迟和噪声，且忽略水平移动对雷 达视线向形变的贡献，高相干点（i，j)的解缠相位S φ为：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于时域离散InSAR干涉对的矿区地表时序形变监测方法，其特征在于，包括以下几个步骤：步骤1：获取未覆盖整个SAR影像时序过程的时域离散InSAR干涉对；将覆盖待监测矿区的所有SAR影像按照时间先后，利用差分合成孔径雷达干涉测量D‑InSAR进行两两差分干涉，获得相干图组和解缠图组，从相干图组中找出无法干涉的InSAR干涉对，并剔除与之对应的相干图和解缠相位图，从而获得未覆盖时序过程的时域离散的InSAR干涉对及对应相干图组和解缠图组；所述相干图，是评价两幅SAR影像相似程度的依据，在干涉处理中生成；所述无法干涉，是指相干图的相干性小于设定的相干性阈值；步骤2：获取时域离散InSAR干涉对中的高相干点；依据设定的相干性阈值从未覆盖时序过程的时域离散的InSAR干涉对对应的相干图组中提取出每个时域离散InSAR干涉对中的高相干点；所述高相干点是所有时域离散的相干图在该点的相干性均设定的相干性阈值；步骤3：利用低通滤波削弱高相干点处的大气延迟和噪声，且忽略水平移动对雷达视线向形变的贡献，高相干点(i,j)的解缠相位δφ为：δφ(i,j)=4πλcosθ(i,j)[W(tB,i,j)-W(tA,i,j)]+4πλB⊥Δh(i,j)rsinθ(i,j)]]>其中，λ为雷达波长，θ(i,j)为高相干点的雷达入射角，r为雷达卫星距目标的距离，B⊥为两幅SAR影像的垂直基线长度，tB，tA分别为两幅SAR影像的获取时间，上述参数均从对应的SAR影像的头文件中直接获取；W为高相干点的地表下沉值，从时域离散InSAR干涉对的解缠相位图中获取，Δh为在高相干点的高程残差，为待求系数；步骤4：选取矿区动态沉降模型为W(Δt)＝f(Δt,P)；式中，Δt为相对于矿区初始沉降时刻t0的间隔时间；f为动态沉降模型映射函数；P为模型待估参数，个数为numP；步骤5：建立动态沉降模型待估参数P与解缠相位的关系方程；δφ(i,j)=4πλcosθ(i,j)[f(ΔtB,P,i,j)-f(ΔtA,P,i,j)]+4πλB⊥Δh(i,j)rsinθ(i,j)]]>其中，ΔtB＝tB‑t0和ΔtA＝tA‑t0为校正后的SAR影像时间；步骤6：利用大于或等于numP+1个时域离散InSAR干涉对的解缠相位及对应雷达波长λ、入射角θ、斜距r和各干涉对的垂直基线长度B⊥分别代入步骤5所述的公式中，将得到的多个方程联立方程组，计算出动态沉降模型的待估参数P和高相干点的高程残差Δh，所述时域离散InSAR干涉对的解缠相位从步骤1获得的解缠相位图中获得；将动态沉降模型的待估参数P代入步骤4选取的矿区动态沉降模型，计算出任意时刻的地表时序沉降，实现基于时域离散InSAR干涉对的矿区时序形变监测。...

【技术特征摘要】
1. 一种基于时域离散InSAR干涉对的矿区地表时序形变监测方法，其特征在于，包括 以下几个步骤： 步骤1 :获取未覆盖整个SAR影像时序过程的时域离散InSAR干涉对； 将覆盖待监测矿区的所有SAR影像按照时间先后，利用差分合成孔径雷达干涉测量 D-InSAR进行两两差分干涉，获得相干图组和解缠图组，从相干图组中找出无法干涉的 InSAR干涉对，并剔除与之对应的相干图和解缠相位图，从而获得未覆盖时序过程的时域尚 散的InSAR干涉对及对应相干图组和解缠图组； 所述相干图，是评价两幅SAR影像相似程度的依据，在干涉处理中生成； 所述无法干涉，是指相干图的相干性小于设定的相干性阈值； 步骤2 :获取时域尚散InSAR干涉对中的1?相干点； 依据设定的相干性阈值从未覆盖时序过程的时域离散的InSAR干涉对对应的相干图 组中提取出每个时域离散InSAR干涉对中的高相干点； 所述高相干点是所有时域离散的相干图在该点的相干性均设定的相干性阈值； 步骤3 :利用低通滤波削弱高相干点处的大气延迟和噪声，且忽略水平移动对雷达视 线向形变的贡献，高相干点（i，j)的解缠相位S φ为：其中，Δ tB = tB_tQ和Δ tA = tA_tQ为校正后的SAR影像时间； ...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱建军，杨泽发，李志伟，胡俊，赵蓉，杜亚男，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43