[发明专利]一种基于邻轨数据的InSAR二维地表形变监测方法

说明书

本发明公开了一种基于邻轨数据的InSAR二维地表形变监测方法。首先利用相邻轨道的SAR数据获取地表在两个不同斜距向上的地表形变测量值，然后获得相邻轨道公共区域的两个不同斜距向形变测量值，进而计算出公共区域上每一点分别在一轨和二轨的入射角和方位角，随后构造出每一点的系数矩阵，最后根据卫星的成像几何与地表形变之间的严密几何关系，忽略南北向形变，建立方程组，根据最小二乘准则求解得地表二维形变。本发明突破了无升降轨数据区域的InSAR二维形变监测的技术瓶颈，积极推动InSAR技术向实用化发展，对研究地球物理过程以及反演地质灾害参数具有重要的科学价值。

技术领域

本发明属于基于遥感影像的大地测量领域，特别涉及一种基于邻轨数据的InSAR二维地表形变监测方法。

背景技术

合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术是近几十年发展起来的一种空间大地测量和遥感手段，具有监测范围大、测量精度高、空间近似连续、全天时全天候等优势，已经被广泛地用于地震、火山喷发、冰川漂移、滑坡、泥石流等地质灾害引起的地表形变监测。InSAR技术是目前唯一一种可以大范围、高空间分辨率观测缓慢地表形变的空间大地测量手段。经过了多年的发展，已经由传统的差分InSAR(Differential InSAR，D-InSAR)技术进一步演化为了多时相InSAR技术(Multi-Temporal InSAR,MT-InSAR)，将该技术往实用化方面更加推进了一步。然而，无论是D-InSAR还是MT-InSAR技术所监测的形变，都只是真实三维地表形变在卫星雷达视线方向(Line-Of-Sight,LOS)上的一维投影。当地表形变主要发生在雷达卫星的飞行方向(即方位向)上时，通过InSAR技术将难以探测到形变。

如何将一维形变监测扩展到三维形变监测，目前国际上主流方法为以下四种：第一种方法是通过融合多个方向的LOS向观测值，并且LOS向之间需要有较大的成像几何差异，例如升降轨数据及左右视数据。但是左视数据在现有的SAR卫星上是极少获取的。第二种方法是融合InSAR的LOS向测量值和偏移值跟踪(OFT)或者多孔径InSAR(MAI)的方位向测量值。但是由于方位向形变测量值的精度较低，此方法只适用于产生较大形变的区域，例如地震、冰川移动、火山喷发等。第三种方法是融合InSAR的LOS向形变测量值和GPS的三维形变测量值。然而这种方法的精度受制于GPS站点的数量和分布，不能较为普遍地适用于多数地区。第四种，在忽略南北向形变的前提下，融合升轨和降轨数据获取垂直向和东西向形变。由于现有的SAR卫星都是极轨运行，因此其LOS向观测值本身就对南北向形变不敏感，因此这种方法可以得到精度较高的二维形变。但是，对于特定的研究区域而言，不能保证一定有升轨和降轨数据。例如ENVISAT卫星ASAR数据多以降轨数据为主，而ALOS卫星PARSAR数据则多以升轨数据为主，导致在很多区域只有是单一的升轨数据或降轨数据。随着SAR卫星数据不断获取，使得对单一化SAR数据用于监测地表形变的重要性愈来愈凸显。由于重轨SAR卫星按照一定的重叠度绕地球飞行，因此可以相邻轨数据之间存在一定的公共区域，并且SAR卫星对相邻轨公共区域进行两次数据采集时所处的位置有较大的差异，一次位于远距，一次位于近距，这就导致在公共区域上SAR卫星两次采集的入射角有较大的差异。

通过以上分析可以看出，在现实的应用场景中，，以上国际四种主流方法都有一定的局限性和不适用性。

发明内容

本发明提供了一种基于邻轨数据的InSAR二维地表形变监测方法，其目的在于，克服在无升降轨数据区域InSAR技术无法监测二维地表形变的问题，通过本发明所述方法采用融合相邻轨InSAR监测形变区二维地表形变的方法，准确地估计二维地表形变。

一种基于邻轨数据的InSAR二维地表形变监测方法，包括以下步骤：

步骤1：使用InSAR技术对形变区域获取相邻轨道上同一SAR卫星在雷达视线方向观测的形变测量值；

所述雷达视线方向为斜距向；