[发明专利]基于三维激光扫描的GBInSAR三维位移场提取方法

说明书

本发明公开了一种基于三维激光扫描的GBInSAR三维位移场提取方法，该方法是通过利用GBInSAR对监测区域进行高精度监测的同时，利用三维激光扫描仪对监测区域进行精细扫描，分别得到两者的变形信息，然后将其进行精确配准，利用三维激光扫描得到的投影角和GBInSAR高精度的视线向位移，有效的将两者的变形信息融合在一起，最终得到高精度的三维位移场。本发明所达到的有益效果：通过三维激光获取变形体的三维变形信息，结合GBInSAR技术获取雷达视线向的距离，实现高精度三维位移场的快速获取，具有速度快、精度高、覆盖范围广、便携、易操作、全天候等优点，对地形变监测技术领域具有良好的理论意义和实际应用价值。

技术领域

本发明涉及一种基于三维激光扫描的GBInSAR三维位移场提取方法，属于地基雷达干涉测量技术领域。

背景技术

变形监测是对被监测的对象或物体进行测量，以确定其空间位置及内部形态随时间的变化特征。传统的监测手段由于空间分辨率低、连续性差、受环境影响大等缺点，阻碍了变形监测的应用和发展。如何快速获取变形体高精度、高空间分辨率的三维位移场信息已成为变形监测的研究重点。

近年来，合成孔径雷达干涉测量(Synthetic Aperture Radar Interferometry，InSAR)技术为变形监测开辟了一条新的道路。随着InSAR遥感技术的不断发展与完善，该技术已成功应用于地质、水文、测绘、军事、环境监测等领域。

三维激光扫描技术是一门新兴的测绘技术，能够快速获得原始测绘数据并高精度地重建扫描实体的三维模型。该技术精度高、速度快、应用范围广，克服了传统方法单点测量的缺陷，是目前国内外测绘领域研究的热点之一，已广泛应用于建筑物的变形监测。

地基合成孔径雷达干涉测量(GBInSAR，Ground Based InSAR)作为一种新型的对地形变监测技术，其优点主要有：速度快、精度高、覆盖范围广、便携、易操作、全天候等。GBInSAR虽是一种极具潜力的新型空间大地测量方法，GBInSAR技术只能获取雷达视线向的距离，不能直接提取变形体的三维位移场，限制了GBInSAR的应用。而三维激光可以获取变形体的三维变形信息，但其观测范围有限。如果将这两种技术融合，取长补短，可获取高精度的三维位移场。GBInSAR和三维激光扫描融合可实现高精度三维位移场的快速获取，但目前对融合技术的研究尚不够深入。因此，开展对GBInSAR和三维激光扫描融合技术的研究，提出一套切实可行的技术方案，具有良好的理论意义和实际应用价值。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能够高精度融合三维激光和GBInSAR变形信息得到高精度的三维位移场。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种基于三维激光扫描的GBInSAR三维位移场提取方法，其特征是，包括如下步骤：

1)选择监测区域，在监测区域内合适位置处放置三维激光扫描仪和GBInSAR观测装置；所述三维激光扫描仪的位置坐标为L(x_L,y_L,z_L)，GBInSAR观测装置的位置坐标为G(x_L,y_L,z_L)；

2)在监测区域内放置若干个角反射器，分别计其坐标N为角反射器的个数，作为后期两种变形数据的配准控制点使用；

3)利用三维激光扫描仪和GBInSAR观测装置对监测区域同时监测，获取监测区域的监测信息：

对三维激光扫描仪获取的点云数据进行配准得到监测点的变形量(Δx,Δy,Δz)；

对GBInSAR影像数据进行配准、干涉、解缠等处理，得到雷达高精度视线向位移los；