一种围垦工程沉降监测方法、系统、设备和存储介质技术方案

本发明专利技术涉及一种围垦工程沉降监测方法、系统、设备和存储介质，其中方法包括以下步骤：获取原始数据并预处理，包括目标围垦工程的时序SLC数据；选择一幅总的相干性最大的公共主影像，与其它所有SAR影像生成N个第一干涉图；对N个第一干涉图进行相干系数分析以及振幅离差分析，提取满足要求的PS点集；计算时序SLC数据中所有SAR影像两两之间的卫星采集位置和采集时间的差值，设定差值阈值形成M个第二干涉图；对M个第二干涉图进行振幅离差分析以及相位分析，提取满足要求的SDFP点集；将提取的PS点集和SDFP点集合并；进行三维相位解缠和误差消除后，得到目标围垦工程地表形变信息，计算目标围垦工程的沉降速率。围垦工程的沉降速率。围垦工程的沉降速率。

【技术实现步骤摘要】
一种围垦工程沉降监测方法、系统、设备和存储介质


[0001]本专利技术涉及一种围垦工程沉降监测方法、系统、设备和存储介质，属于围垦工程沉降监测


技术介绍

[0002]围垦工程是在沿江、滨湖和海边的滩地上圈筑围堤进行垦殖的工程技术，即常说的围海造田、围湖造田，是合理开发利用土地资源，扩展陆域，缓解人地矛盾的主要方式之一；有利于现代农业、水产养殖业的发展，从而带动经济效益；同时垦区对沿岸地区也起到重要的屏障保护作用，有助于防止水土流失，改善生态环境。但围垦工程通常构建在滩涂上，受到地质条件、筑堤材料、海水侵蚀、施工工艺等诸多因素影响，在施工过程中以及建成之后均会产生不同程度的沉降变形，对后续的工程建设和人类的生产生活有很大安全隐患，甚至引发环境灾害，因此，对围垦工程进行沉降监测是十分必要的。
[0003]目前常用的围垦工程沉降监测方法有水准测量、三角高程测量和GPS测量，其中水准测量受地形限制较大，施测速度较慢；三角高程测量虽然施测速度快，受地形限制小，但受大气折光影响严重，精度难以保证；GPS测量则具有全天候、自动化、测量精度高的优点，但设备昂贵难以大规模布网监测。同时，以上三种方法还有一个共同的缺点是只能获得空间尺度较大的离散点的形变信息，难以反映连续形变规律。
[0004]近年来，合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)应用越来越广泛，其根据两幅合成孔径雷达影像图的干涉相位信息来获取地表形变量，具有精度高、监测范围广、监测连续性强、受天气影响小、监测实施方便等特点。然而由于地表的散射特性随时间和观测方向变化等因素引起的失相干，限制了InSAR的适用性，因此产生了时序InSAR技术，通过多幅影像的干涉叠加尽可能减小时空失相干的影响。目前最常用的两种时序InSAR算法为永久散射体干涉测量(PS
‑
InSAR)和小基线集干涉测量(SBAS
‑
InSAR)，这两种算法各有千秋，其中PS局限于线性形变，更适用于人工建筑区域，对数据的数量需求较大,SBAS相对适用性更强但精度低于PS。
[0005]围垦工程区通常既包含修筑的河堤，也包含很多农田区域，单一的算法难以提取足够多的形变信号。

技术实现思路

[0006]为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术提出了一种围垦工程沉降监测方法、系统、设备和存储介质，结合了PS
‑
InSAR和SBAS
‑
InSAR进行目标围垦工程的沉降监测。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]一方面，本专利技术提出一种围垦工程沉降监测方法，包括以下步骤：
[0009]获取原始数据，包括目标围垦工程的时序SLC数据、DEM数据以及轨道精炼数据，并对原始数据进行预处理；
[0010]依次从预处理后的时序SLC数据中选择一幅SAR影像作为主影像，其它N幅SAR影像
作为辅影像，根据影像参数计算主影像与其它N幅辅影像的相干性，计算总的相干性最大的主影像作为公共主影像，根据公共主影像与其它所有SAR影像生成N个第一干涉图；
[0011]对N个第一干涉图进行相干系数分析以及振幅离差分析，提取满足要求的PS点集；
[0012]对预处理后的时序SLC数据中的所有SAR影像，根据影像参数计算所有SAR影像两两之间的卫星采集位置和采集时间的差值，对两个差值均小于设定阈值的SAR影像对纳入短基线集，形成M个第二干涉图；
[0013]对M个第二干涉图进行振幅离差分析以及相位分析，提取满足要求的SDFP点集；
[0014]将提取的PS点集和SDFP点集合并；
[0015]对合并点集进行三维相位解缠和误差消除后，得到目标围垦工程地表形变信息；通过目标围垦工程地表形变信息计算目标围垦工程的沉降速率。
[0016]作为优选实施方式，所述对原始数据进行预处理包括：
[0017]针对目标围垦工程区域对时序SLC数据进行区域剪裁；
[0018]针对目标围垦工程区域对DEM数据进行DEM拼接；
[0019]基于轨道精炼数据对完成区域剪裁后的时序SLC数据中的多幅SAR影像进行影像配准；
[0020]对完成影像配准后的时序SLC数据进行光谱多样性增强。
[0021]作为优选实施方式，所述根据影像参数计算主影像与其它N幅辅影像的相干性，计算总的相干性最大的主影像作为公共主影像的方法具体为：
[0022]根据影像参数计算主影像与其它N幅辅影像的垂直基线B
⊥
、时间基线T和多普勒质心频率基线F
DC
差值，基于差值分别计算主影像与任一辅影像的相干性，公式具体为：
[0023][0024]其中，
[0025]其中，ρ为相干性，T
C
为设定的时间基线阈值，为设定的垂直基线阈值，为设定的多普勒质心频率基线阈值；
[0026]计算总的相干性最大的主影像作为公共主影像。
[0027]作为优选实施方式，所述对N个第一干涉图进行相干系数分析以及振幅离差分析，提取满足要求的PS点集的方法具体为：
[0028]对N个第一干涉图分别计算相干系数，计算公式为：
[0029][0030]其中，S1,S2表示一个第一干涉图所对应的两幅SAR影像，m、n表示局部窗口大小，i、
j表示像元索引，*代表复数共轭相乘；
[0031]计算得到所有像元的相干系数序列γ1,γ2,
…
,γ
N
，设定阈值T
γ
，对每一个像元的相干系数序列进行判断，若一像元的相干系数序列中的值均大于T
γ
，则将该像元作为候选PS点，否则放弃；
[0032]进行振幅离差分析，设每一个候选PS点幅值强度的时间序列为A，则其振幅离差D
A
的计算公式如下：
[0033][0034]其中σ
A
代表标准差，μ
A
代表平均值；
[0035]设定第一振幅离差阈值T
D
，若候选PS点的振幅离差小于第一振幅离差阈值T
D
，则将其纳入PS点集中。
[0036]作为优选实施方式，所述对M个第二干涉图进行振幅离差分析以及相位分析，提取满足要求的SDFP点集的方法具体为：
[0037]进行振幅离差分析，计算M个第二干涉图中每一像元的振幅离差，设定第二振幅离差阈值，将振幅离差小于第二振幅离差阈值的像元作为候选SDFP点；
[0038]对候选SDFP点进行相位分析，通过空间低通滤波分离出空间相关相位的估计值，通过与垂直基线的相关性估计与空间无关的视角误差项；
[0039]根据空间相关相位的估计值和与空间无关的视角误差项计算去相关噪声的估计值γ
x
，具体为：
[0040][0041]其中，ψ
x,i
代表第i幅第二干涉图中的第x个像素的缠绕相位，代表空本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种围垦工程沉降监测方法，其特征在于，包括以下步骤：获取原始数据，包括目标围垦工程的时序SLC数据、DEM数据以及轨道精炼数据，并对原始数据进行预处理；依次从预处理后的时序SLC数据中选择一幅SAR影像作为主影像，其它N幅SAR影像作为辅影像，根据影像参数计算主影像与其它N幅辅影像的相干性，计算总的相干性最大的主影像作为公共主影像，根据公共主影像与其它所有SAR影像生成N个第一干涉图；对N个第一干涉图进行相干系数分析以及振幅离差分析，提取满足要求的PS点集；对预处理后的时序SLC数据中的所有SAR影像，根据影像参数计算所有SAR影像两两之间的卫星采集位置和采集时间的差值，对两个差值均小于设定阈值的SAR影像对纳入短基线集，形成M个第二干涉图；对M个第二干涉图进行振幅离差分析以及相位分析，提取满足要求的SDFP点集；将提取的PS点集和SDFP点集合并；对合并点集进行三维相位解缠和误差消除后，得到目标围垦工程地表形变信息；通过目标围垦工程地表形变信息计算目标围垦工程的沉降速率。2.根据权利要求1所述的一种围垦工程沉降监测方法，其特征在于，所述对原始数据进行预处理包括：针对目标围垦工程区域对时序SLC数据进行区域剪裁；针对目标围垦工程区域对DEM数据进行DEM拼接；基于轨道精炼数据对完成区域剪裁后的时序SLC数据中的多幅SAR影像进行影像配准；对完成影像配准后的时序SLC数据进行光谱多样性增强。3.根据权利要求1所述的一种围垦工程沉降监测方法，其特征在于，所述根据影像参数计算主影像与其它N幅辅影像的相干性，计算总的相干性最大的主影像作为公共主影像的方法具体为：根据影像参数计算主影像与其它N幅辅影像的垂直基线B
⊥
、时间基线T和多普勒质心频率基线F
DC
差值，基于差值分别计算主影像与任一辅影像的相干性，公式具体为：其中，其中，ρ为相干性，T
C
为设定的时间基线阈值，为设定的垂直基线阈值，为设定的多普勒质心频率基线阈值；计算总的相干性最大的主影像作为公共主影像。4.根据权利要求1所述的一种围垦工程沉降监测方法，其特征在于，所述对N个第一干涉图进行相干系数分析以及振幅离差分析，提取满足要求的PS点集的方法具体为：对N个第一干涉图分别计算相干系数，计算公式为：
其中，S1,S2表示一个第一干涉图所对应的两幅SAR影像，m、n表示局部窗口大小，i、j表示像元索引，*代表复数共轭相乘；计算得到所有像元的相干系数序列γ1,γ2,
…
,γ
N
，设定阈值T
γ
，对每一个像元的相干系数序列进行判断，若一像元的相干系数序列中的值均大于T
γ
，则将该像元作为候选PS点，否则放弃；进行振幅离差分析，设每一个候选PS点幅值强度的时间序列为A，则其振幅离差D
A
的计算公式如下：其中σ
A
代表标准差，μ
A
代表平均值；设定第一振幅离差阈值T
D
，若候选PS点的振幅离差小于第一振幅离差阈值T
D
，则将其纳入PS点集中。5.根据权利要求1所述的一种围...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴诗琪，徐能通，廖承伟，黄水木，庄文鹏，
申请(专利权)人：四创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：