一种基于局部表面平行流模型的滑坡二维形变分解方法技术

本发明专利技术公开了一种基于局部表面平行流模型的滑坡二维形变分解方法，涉及滑坡形变监测领域；首先，利用StaMPS技术对升轨和降轨SAR数据进行时间序列处理，获取滑坡沿LOS方向的一维形变；其次，结合升降轨SAR数据的成像几何信息和LOS向形变信息，基于局部表面平行流模型，反演滑坡运动的最优滑向与滑动倾角；最后，联合滑坡LOS向形变信息、升降轨SAR数据成像几何信息和反演获取的最优滑向与滑动倾角，计算滑坡沿滑向和滑动面法向方向的二维形变；基于局部表面平行流模型的二维形变分解新方法适用于平移式黄土滑坡，以帮助预防和减轻滑坡灾害。害。害。

【技术实现步骤摘要】
一种基于局部表面平行流模型的滑坡二维形变分解方法


[0001]本专利技术涉及滑坡形变监测
，具体涉及一种基于局部表面平行流模型的滑坡二维形变分解方法。

技术介绍

[0002]近年来，由于全球气候变化所导致的极端降雨事件频发，发生了多起灾难性的黄土滑坡事件；因此，有必要对滑坡进行长期稳定性监测，从而减轻滑坡灾害所造成的损失；遥感技术的飞速发展为滑坡监测提供了新的思路，其中星载合成孔径雷达干涉测量(InSAR)作为一项新型的空间对地观测技术，具有覆盖范围广、监测精度高、全天时、全天候、空间分辨率高等特点，为从区域到局部尺度的滑坡变形监测提供了技术支持。
[0003]然而，InSAR技术仅能获取地表沿雷达视线向的一维形变，这不仅不利于解释滑坡运动的幅度和方向，而且在多学科合作时难以与不熟悉一维观测几何概念的学者进行沟通。因此，获取滑坡表面多维形变对于研究滑坡表面和内部动力学演化过程至关重要。
[0004]针对常规InSAR监测存在的问题，本申请提供了一种基于局部表面平行流模型的滑坡二维形变分解方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种普适型滑坡二维形变分解方法，使用目前可免费获取的SAR(Synthetic Aperture Radar，合成孔径雷达)数据(升降轨Sentinel
‑
1) 来恢复滑坡的二维形变，以研究滑坡的时空演变趋势及破坏模式，为进一步的滑坡治理提供可靠建议。
[0006]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0007]一种基于局部表面平行流模型的滑坡二维形变分解方法，包括以下步骤：
[0008]对升降轨SAR数据进行时间序列处理，获取滑坡沿LOS(Line
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of
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Sight，雷达视线向)向的毫米级一维形变速率；
[0009]联合LOS向一维形变速率和升降轨SAR影像的成像几何信息，基于局部表面平行流模型，反演滑坡运动的最优滑向与滑动倾角；
[0010]联合LOS向一维形变速率、升降轨SAR影像的成像几何信息和反演获取的滑坡最优滑向及滑动倾角，计算滑坡沿滑向和滑动面法向方向的二维形变。
[0011]进一步地，获取滑坡沿LOS向的毫米级一维形变速率，具体包括：
[0012]利用辅助DEM(Digital Elevation Model，数字高程模型)数据和精密轨道数据对SAR数据进行预处理，生成单主影像干涉图；
[0013]利用振幅离差阈值法对干涉图进行PS(Persistent Scatterer，永久散射体) 点的初选，得到PS候选点集；
[0014]在迭代运算中对PS候选点进行相位稳定性分析，筛选出最终的PS点；
[0015]通过低通滤波去除空间相关相位，包括大气相位、轨道误差和空间相关的 DEM误差相位；
[0016]采用3D相位解缠算法获取PS点的绝对干涉相位值；
[0017]对PS点的绝对干涉相位进行时间上的高通滤波和空间上的低通滤波，所得结果为包含大气效应的其余扰动相位，将其从解缠相位中减去，通过地理编码获取最终估算的LOS向形变值。
[0018]进一步地，反演滑坡运动的最优滑向与滑动倾角，具体包括：
[0019]采用克里金插值对升降轨LOS向形变速率结果进行空间插值；
[0020]对插值后的升降轨LOS向形变速率结果进行重采样，使其具有相同的空间分辨率；
[0021]对于重采样后的任意PS点，以50米为缓冲区，提取出该区域内的所有PS 点，规定它们属于同一局部滑动面；
[0022]基于局部表面平行流模型，采用最小二乘算法反演任意PS点处滑坡运动的最优滑向与滑动倾角。
[0023]进一步地，计算滑坡沿滑向和滑动面法向方向的二维形变，具体包括：
[0024]基于反演获取的滑坡最优滑向及滑动倾角，构建滑坡运动的滑动面坐标系；
[0025]在滑动面坐标系中，联合LOS向一维形变速率和升降轨SAR影像的成像几何信息，计算滑坡沿滑向和滑动面法向方向的二维形变。
[0026]进一步地，对升降轨SAR数据进行时间序列的处理利用StaMPS(StanfordMethod for Persistent Scatterers)技术。
[0027]进一步地，反演滑坡运动的最优滑向与滑动倾角采用最小二乘算法。
[0028]本专利技术提供了一种基于局部表面平行流模型的滑坡二维形变分解方法，具备以下有益效果：
[0029](1)本专利技术提供了一种普适型滑坡二维形变分解方法，该方法仅通过两个不同成像几何的SAR数据集即可获取滑坡沿滑向和滑动面法向方向的二维形变，而无需任何其它辅助数据；
[0030](2)本专利技术获取的滑坡沿滑向和滑动面法向方向的二维形变具有较高的精度，有利于在整体尺度上解译滑坡运动的幅度和方向；
[0031](3)相较于传统的整体表面平行流模型，本专利技术提出的局部表面平行流模型能够捕获滑坡体上不同部位处的运动细节，有利于精细化研究滑坡的时空演变规律；
[0032](4)本专利技术可以很容易地应用于全球其它平移式黄土滑坡，以帮助预防和减轻滑坡灾害。
附图说明
[0033]图1为本专利技术实施例提供的滑坡形变二维分解技术流程图；
[0034]图2为本专利技术实施例提供的滑坡形变二维分解几何示意图；
[0035]图3为本专利技术实施例提供的升降轨LOS向形变速率图；
[0036]图4为本专利技术实施例提供的形变结果精度验证图；
[0037]图5为本专利技术实施例提供的滑坡运动最优滑向与滑动倾角分布图；
[0038]图6为本专利技术实施例提供的滑坡二维形变图。
具体实施方式
[0039]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0040]本专利技术提供了一种基于局部表面平行流模型的滑坡二维形变分解方法，包括以下步骤：
[0041]步骤1：利用StaMPS技术对升降轨SAR数据进行时间序列处理，获取滑坡沿LOS向的毫米级一维形变速率；步骤1中LOS向形变计算具体包括：
[0042]步骤1.1，利用辅助DEM数据和精密轨道数据对SAR数据进行预处理，生成单主影像干涉图；
[0043]步骤1.2，利用振幅离差阈值法对干涉图进行PS点的初选，得到PS候选点集；
[0044]步骤1.3，在迭代运算中对PS候选点进行相位稳定性分析，筛选出最终的 PS点集；
[0045]步骤1.4，通过低通滤波去除空间相关相位，包括大气相位、轨道误差和空间相关的DEM误差相位；
[0046]步骤1.5，采用3D相位解缠算法获取PS点的绝对干涉相位值；
[0047]步骤1.6，对PS点的绝对干涉相位进行时间上的高通滤波和空间上的低通滤波，所得结果本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于局部表面平行流模型的滑坡二维形变分解方法，其特征在于，包括以下步骤：对升降轨SAR数据进行时间序列处理，获取滑坡沿LOS向的毫米级一维形变速率；联合LOS向一维形变速率和升降轨SAR影像的成像几何信息，基于局部表面平行流模型，反演滑坡运动的最优滑向与滑动倾角；联合LOS向一维形变速率、升降轨SAR影像的成像几何信息和反演获取的滑坡最优滑向及滑动倾角，计算滑坡沿滑向和滑动面法向方向的二维形变。2.根据权利要求1所述的一种基于局部表面平行流模型的滑坡二维形变分解方法，其特征在于，所述获取滑坡沿LOS向的毫米级一维形变速率，具体包括：利用辅助DEM数据和精密轨道数据对SAR数据进行预处理，生成单主影像干涉图；利用振幅离差阈值法对干涉图进行PS点的初选，得到PS候选点集；在迭代运算中对PS候选点进行相位稳定性分析，筛选出最终的PS点；通过低通滤波去除空间相关相位，包括大气相位、轨道误差和空间相关的DEM误差相位；采用3D相位解缠算法获取PS点的绝对干涉相位值；对PS点的绝对干涉相位进行时间上的高通滤波和空间上的低通滤波，所得结果为包含大气效应的其余扰动相位，将其从解缠相位中减去，通过地理编码获取最终估算的LOS向形变值。3.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张双成，樊茜佑，司锦钊，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：