一种融合InSAR和GPS的地表形变监测方法技术

本发明专利技术涉及一种基于InSAR和GPS相互融合的地表形变监测技术。包括以下步骤：GPS特征点和监测点的布设；收集SAR图像及其对应时间的GPS信号；解算GPS点的三维坐标信息；SAR图像的斑点噪声抑制；SAR图像特征点的寻找及其与GPS特征点的转换关系计算；SAR卫星的轨道误差改正；InSAR差分干涉图的形成；大气延迟的反演及改正；差分干涉图的相位解缠；解缠相位转化为形变信息；地理编码；融合InSAR和GPS的形变信息获取形变监测结果。本发明专利技术利用InSAR和GPS技术的相互结合，打破了传统的单一监测技术，充分利用两种技术的优点相互弥补，使得形变数据的精度更为精准、可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种融合InSAR和GPS的地表形变监测方法
本专利技术涉及全球定位系统和合成孔径雷达干涉测量技术。具体涉及一种利用GPS改善InSAR技术监测地表形变时监测信息不足的方式。
技术介绍
高时间分辨率和高精度的地表三维监测是GPS技术的优势，该技术可以获得高精度的三维形变信息，然而GPS技术的监测却受到环境和成本的限制，监测的结果通常空间分辨率有限，分布较为稀疏，所以对于小范围的地表形变监测，GPS技术可以较为理想的完成，而对于大范围的监测，则需要布设大量的点，在经济上可谓是不可行。InSAR作为一种目前重要的空间对地监测技术，具有全天候全天时的工作能力，不会受到昼夜和云层的影响，同时InSAR技术具有覆盖范围大、方便迅速、成本低、空间分辨率高的优势，但是InSAR技术却受到大气层延迟、卫星轨道误差、地表覆盖变化等影响。监测地表形变的目的无非就是为了达到预防作用，在InSAR技术中，存在视线向模糊的问题，所以得到的结果是视线向的一维形变信息，而在我们生活中往往有很多发生在二维和三维的灾害性形变需要我们去监测预防。>专利技术内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种融合InSAR和GPS的地表形变监测方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一、GPS特征点和监测点的布设；/n步骤二、收集SAR图像及其对应时间段的GPS信号；/n步骤三、解算GPS点的三维坐标信息；/n步骤四、SAR图像的斑点噪声抑制；/n步骤五、SAR图像特征点的寻找及其与GPS特征点的转换关系计算；/n步骤六、SAR卫星的轨道误差改正；/n步骤七、InSAR差分干涉图的形成；/n步骤八、大气延迟的反演及改正；/n步骤九、差分干涉图的相位解缠；/n步骤十、解缠相位转化为形变信息；/n步骤十一、地理编码；/n步骤十二、融合InSAR和GPS的形变信息获取形变监测结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种融合InSAR和GPS的地表形变监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、GPS特征点和监测点的布设；
步骤二、收集SAR图像及其对应时间段的GPS信号；
步骤三、解算GPS点的三维坐标信息；
步骤四、SAR图像的斑点噪声抑制；
步骤五、SAR图像特征点的寻找及其与GPS特征点的转换关系计算；
步骤六、SAR卫星的轨道误差改正；
步骤七、InSAR差分干涉图的形成；
步骤八、大气延迟的反演及改正；
步骤九、差分干涉图的相位解缠；
步骤十、解缠相位转化为形变信息；
步骤十一、地理编码；
步骤十二、融合InSAR和GPS的形变信息获取形变监测结果。


2.根据权利要求1所述的一种融合InSAR和GPS的地表形变监测方法，其特征在于：在步骤一中，特征点是用来将InSAR和GPS数据统一到同一个参考坐标系下并且进行一系列误差改正用的，所以选取的点在监测区域中具有稳定性的特点；而监测点用于获取监测区域的形变信息。


3.根据权利要求1所述的一种融合InSAR和GPS的地表形变监测方法，其特征在于：在步骤四中，为保证结果的可靠性，需要抑制SAR图像斑点噪声，本发明采用小波变换和模糊聚类进行图像斑点噪声的抑制。


4.根据权利要求1所述的一种融合InSAR和GPS的地表形变监测方法，其特征在于：在步骤五中，根据布设的GPS特征点，找到SAR图像上与之对应的点，并建立两者之间的转换关系。


5.根据权利要求1所述的一种融合InSAR和GPS的地表形变监测方法，其特征在于：在步骤六中，利用GPS特征点的监测数据与InSAR的视线向数据进行对比分析，建立轨道误差改正模型，从而去除InSAR数据中的轨道误差。


6.根据权利要求1所述的一种融合InSAR和GPS的地表形变监测方法，其特征在于：在步骤八中，首先利用随机内插模型获得GPS对流层的估计，然后利用站点间和时域间双差分来计算大气延迟误差。
求得大气延迟误差后，需要进行大气延迟的改正。利用布设的GPS特征点，采用距离反比加权内插法，，又因为大气延迟与高程的相关性较强，所以采用改进的距离反比加权内插法来反演出大气延迟改正，估计大气延迟；并利用估计的大气延迟改正InSAR差分干涉图的大气延迟改正。具体操作为：
由GPS观测数据得到大气延迟的距离反比加权内插法公式：



其中，坐标为东北点的内插大气层延迟为坐标为东北点的GPS延迟改正为其中代表和GPS获取的延迟有关的权重。N代表内插预计点附近的GPS点数目。
距离反比加权内插法的权重为：

和



其中，特征点i到待插值点的距离为
改进的距离反比加权内插法：
以上的原理将水平距离和高程插值的影像比重相同化了，然而实际中二者占的比重确是不同的，因此加入一个影响的比重：



数据点到待插点的水平距离表示为：
数据点到待插点的高程差值表示为：
因此，改进后的改进的距离反比加权内插法为：




和
<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘大洋，邓利平，陈敏，侯贵亮，陈凤金，
申请(专利权)人：广东省核工业地质局测绘院，
类型：发明
国别省市：广东;44