[发明专利]一种基于船载InSAR平台的河湖库沿岸形变检测装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于船载InSAR平台的河湖库沿岸形变检测装置及方法，本发明利用船舶作为InSAR平台，可以根据需要随时采集数据，解决了常规InSAR的数据源问题和时间分辨率问题，由于双天线同时成像也消除了时间去相干的影响；另外，本发明能够通过设计不同的航线，有效减少InSAR数据处理过程中，空间基线的影响，降低InSAR数据处理的难度，提高数据处理精度和效率；而且本发明由于成像距离短，且成像环境一致，能够极大降低InSAR数据处理中大气的影响，减少形变中的大气误差影响。

技术领域

本发明涉及地表形变检测领域，特别是涉及一种河湖库沿岸的形变检测方法。

背景技术

河流、湖泊和水库沿岸形变检测是一项关系到安全的大事，目前检测采用的主要是利用GNSS技术、测量机器人等常规测量设备进行外部监测，并埋设一些内观的设备，这种技术在一些水利水电工程中已经实现自动化监测，基本能够达到监测的要求，但是由于其前期建设和后期维护成本高昂，且只能局限于大坝和重点区域的监测，同时内观设备一旦失灵，就很难继续监测，其推广和应用受到制约。InSAR技术在地表微小形变检测方面达到了厘米甚至毫米级的精度，成为当前地表形变检测的重要手段之一，其在水利行业的形变监测方面应用也取得了一些成果，但是InSAR技术应用的进一步拓展也受到了很多影响因素的制约。首先，数据源问题，利用高分辨率星载SAR数据进行InSAR形变监测，通常需要多景数据，特别对于水利系统条带状的监测范围，由于存在着条带区域与影像范围占比小的矛盾，数据利用率很低，导致数据成本急速加剧；其次，相干性问题，星载数据采用重复轨道模式实现InSAR观测，成像之间存在着一定的时间间隔，而时间去相干是影响InSAR相干性的关键因素之一；第三，大气影响，重复轨道InSAR由于卫星轨道的限制，两次成像之间存在着较长的时间间隔，使得成像时的大气条件也存在着差异，而不同的大气条件对InAR 的监测误差存在着较大的影响。

本发明提出一种利用船载双天线InSAR技术进行沿岸形变监测方法，该方法解决目前InSAR技术在水利行业形变监测中的存在的主要问题，在保持 InSAR高精度形变检测优势的前提下，克服地基InSAR观测区域的局限性、机载InSAR的高风险性，提高监测的灵活性，也会降低监测成本，非常适合在水利工程中的应用。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种形变检测的方法，能够方便、高效解决河流、湖泊和水库的沿岸微小形变检测问题。不同于以往利用InSAR进行形变检测的方法，本发明将常规的自上向侧下的InSAR数据采集模式改变为由下向侧上方数据采集模式，相应解决成像模式修改导致的各种问题，并且解决低速非稳平台成像问题，通过灵活的船舶航行路线设计，结合研制的形变检测数学模型，科学的解决了河流、湖泊和水库的沿岸形变高精度检测问题。本发明避免了常规InSAR自上向下的成像模式导致的由于树木遮挡降低目标的相干性问题，本发明采用不同的成像模式，可以直接对地表进行成像，从而可以得到真实的沿岸地表形变；本发明利用船舶作为InSAR平台，可以根据需要随时采集数据，解决了常规InSAR的数据源问题和时间分辨率问题，由于双天线同时成像也消除了时间去相干的影响；另外，本发明能够通过设计不同的航线，有效减少InSAR数据处理过程中，空间基线的影响，降低InSAR数据处理的难度，提高数据处理精度和效率；而且本发明由于成像距离短，且成像环境一致，能够极大降低InSAR数据处理中大气的影响，减少形变中的大气误差影响。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于船载 InSAR(雷达差分干涉测量)平台的河湖库沿岸形变检测装置，其特征在于，将双天线SAR(合成孔径雷达)安装在通用的三轴自稳平台上，以保证船舶在行驶过程中，SAR传感器位姿的稳定性，如果船舶航行很稳定，也可以无需自稳平台；

将安装有双天线SAR的自稳平台固定到船舶上，使SAR天线指向侧方，根据待测区域的范围，调整SAR传感器的高度和天线方向，使得SAR波束向侧方或者侧上方发射，且使SAR波束成像区域能够有效覆盖待测范围，以有效获取地表反射信号，同时避开高大树木树冠的遮挡影响，数据采集方式如图1所示；