一种矿区地表高时空分辨率三维形变估计方法技术

本发明专利技术公开了一种矿区地表高时空分辨率三维形变估计方法，将各轨道SAR数据分别组成InSAR干涉对集合；再得到矿区地表一维雷达视线向多时相形变监测数据集；将矿区地表一维雷达视线向多时相形变监测数据集和矿区开采沉陷导致的水平移动与下沉梯度呈线性比例关系的先验模型进行联合解算得到矿区地表沿着垂直、东西和南北方向的三维多时相形变观测场；建立多轨SAR影像数据集中时间相邻的SAR影像期间的三维形变速率与三维多时相形变观测场的观测方程；解算观测方程得到矿区地表高时空分辨率三维形变。本发明专利技术克服传统InSAR三维形变估计方法对观测量和观测几何的苛刻要求和限制；明显提高监测结果的时间分辨率，得到更精准的结果。

A Method of Three-dimensional Deformation Estimation with High Spatio-temporal Resolution for Mining Area Surface

【技术实现步骤摘要】
一种矿区地表高时空分辨率三维形变估计方法
本专利技术属于矿区测量
，具体涉及一种基于开采沉陷先验模型的矿区地表高时空分辨率三维形变估计方法。
技术介绍
高时空分辨率矿区地表三维形变监测对于理解矿区开采沉陷动态机理和矿区灾害预防和精确评估具有重要作用。合成孔径雷达干涉测量(InterferometricSyntheticApertureRadar，InSAR)技术由于其高空间分辨率、高精度、不受云雨天气干扰等优势在矿区地表形变监测和预计中发挥着巨大的作用。然而，InSAR技术监测得到的形变是地表真实三维形变在雷达视线向的一维投影，而一维雷达视线向形变很难反应矿区真实地表形变。针对此问题，Li等于2015年提出一种名为SIP(singleInSARpair)的方法(参见文献1LiZ,YangZ,ZhuJ,HuJ,etal.Retrievingthree-dimensionaldisplacementfieldsofminingareasfromasingleInSARpair[J].JournalofGeodesy,2015,89(1):17–32.)，该方法基于矿区地表形变的物理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矿区地表高时空分辨率三维形变估计方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：基于每个轨道获取的SAR影像分别组成可干涉的InSAR干涉对集合；其中，L个轨道的SAR影像分别组成L个SAR影像集来覆盖待监测矿区，L为大于或等于2的正整数，基于各轨道获得的SAR影像集分别生成每个轨道对应的InSAR干涉对集合，SAR影像的总数量为M+1，InSAR干涉对的总数量为G，如下所示：G＝G1+…Gj…+GL,1≤j≤LM+1＝M1+…Mj…+ML式中，Gj表示第j个轨道生成的InSAR干涉对集合中InSAR干涉对数量，Mj表示第j个轨道对应的SAR影像集中SAR影像数量；S2：基于差分InSAR技术以...

【技术特征摘要】
1.一种矿区地表高时空分辨率三维形变估计方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：基于每个轨道获取的SAR影像分别组成可干涉的InSAR干涉对集合；其中，L个轨道的SAR影像分别组成L个SAR影像集来覆盖待监测矿区，L为大于或等于2的正整数，基于各轨道获得的SAR影像集分别生成每个轨道对应的InSAR干涉对集合，SAR影像的总数量为M+1，InSAR干涉对的总数量为G，如下所示：G＝G1+…Gj…+GL,1≤j≤LM+1＝M1+…Mj…+ML式中，Gj表示第j个轨道生成的InSAR干涉对集合中InSAR干涉对数量，Mj表示第j个轨道对应的SAR影像集中SAR影像数量；S2：基于差分InSAR技术以及步骤S1中生成的各InSAR干涉对集合计算得到覆盖待监测矿区地表的一维雷达视线向多时相形变场；其中，得到的一维雷达视线向多时相形变场的总数量为G；S3：基于矿区地表水平移动与下沉梯度呈线性比例关系的先验模型分别构建矿区地表沿东西、南北方向的水平移动与下沉梯度之间的函数关系，并基于所述函数关系以及一维雷达视线向多时相形变监测场分别计算得到矿区地表沿着垂直、东西和南北方向的三维多时相形变观测场；S4：构建矿区地表三维形变速率与三维多时相形变观测场之间的观测方程组；所述观测方程组为矿区地表分别在垂直、东西和南北方向的三维形变速率矩阵、三维多时相形变观测场矩阵以及干涉对的时间差系数矩阵的关系式方程组；其中，将所有SAR影像按照时间先后排序，并基于排序的SAR影像构建干涉对的时间差系数矩阵，以及基于排序的SAR影像构建所有相邻SAR影像期间地表在垂直、东西和南北方向的三维形变速率矩阵；所述排序的SAR影像的时间t为：t＝[t0,t1,…ti…,tM]，其中，ti为排序的SAR影像中第i+1景SAR影像的获得时间；所述干涉对的时间差系数矩阵由每个干涉对的时间差系数向量组成，每个干涉对的时间差系数向量由M个元素组成，按序对应基于排序的M+1景SAR影像的时间间隔，其中，第k个InSAR干涉对的时间差系数向量中第MFk个元素前以及第MSk-1个元素以后的所有元素均为0，从第MFk到第MSk-1个元素之间的值依次为：其中，T(k,MFk)、T(k,MSk-1)分别表示第MFk和第MSk-1元素的值，MFk、MSk分别对应第k个InSAR干涉对的主、辅SAR影像的时间索引，分别为生成第k个InSAR干涉对的主、辅SAR影像的时间；分别为基于排序的SAR影像的时间t中MFk的下一时间，MSk的上一时间；所述三维形变速率矩阵中的元素为基于排序后的所有相邻SAR影像期间在垂直、东西和南北方向的形变速率，所述三维形变速率矩阵包括垂直方向的形变速率矩阵VU、东西方向的形变速率矩阵VE和南北方向的形变速率矩阵VN；S5：基于排序后的每景SAR影像时间构建的干涉对的时间差系数矩阵以及基于步骤S3获取的矿区地表沿着垂直、东西、南北方向的三维多时相形变观测场求解步骤S4中所述关系方程组得到三维形变速率矩阵；S6：利用如下公式以及步骤S5计算出的三维形...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨泽发，王跃东，李志伟，朱建军，王琪洁，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43