[发明专利]一种面向三维地表形变估计的InSAR和GNSS定权方法

说明书

本发明公开了一种面向三维地表形变估计的InSAR和GNSS定权方法，包括：步骤1：利用待监测区域升轨和降轨InSAR数据，以及所述待监测区域的GNSS数据，基于地表应力应变模型及观测值成像几何建立未知点三维形变dsupgt;0/supgt;与周围点一定数量的InSAR/GNSS数据Lsubgt;i/subgt;之间的函数关系；步骤2：对升轨和降轨InSAR和GNSS等观测值Lsubgt;i/subgt;内部的Ksubgt;i/subgt;个观测数据进行相对定权，确定InSAR/GNSS各类观测值的初始权重矩阵Wsubgt;i/subgt;；步骤3：利用方差分量估计确定InSAR/GNSS各类观测值之间的精确权重矩阵基于最小二乘准则求解高精度的所述三维地表形变dsupgt;0/supgt;；步骤4：对每一个地表点经过上述步骤1‑3实现InSAR和GNSS融合估计高精度三维地表形变场。

技术领域

本发明涉及遥感影像的大地测量领域，尤其涉及一种面向三维地表形变估计的InSAR和GNSS定权方法。

背景技术

合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar,SAR，InSAR)和全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)已经被广泛用于获取地震、火山、地下开采等引起的地表形变。InSAR技术对同一区域不同时间(间隔为几天至几百天)的两景SAR影像进行处理即可得到地表某分辨单元(几米至几十米)在该时间间隔内沿雷达视线向的一维平均形变结果，其观测精度一般在毫米级或厘米级。GNSS技术则是通过地面接收机获取时间连续的三维坐标序列，对两个时刻的坐标作差，即可获取接收机处的三维地表形变，其水平方向精度可达亚毫米级，垂直向精度可达毫米级。由此可见，InSAR和GNSS技术在地表形变监测方面优势互补，为获取高精度、高空间分辨率的三维地表形变提供了新视角。

由于InSAR和GNSS的形变观测精度及观测目标特点的差异性，准确确定两类观测值之间的权重比例对于获取高精度三维地表形变结果至关重要。事实上，InSAR和GNSS获取地表形变时极易受各种不确定因素影响，例如电离层，大气水汽，地表植被覆盖等，导致难以准确估计各类观测值的先验方差信息。目前，GNSS的先验方差主要根据GNSS网平差获得，而InSAR数据的先验方差，则是假定远场区域没有形变，将半变异方差函数的拟合结果作为整个InSAR影像的先验方差，进而即可实现二者之间定权。但是，InSAR观测误差在空间上往往是有差异的，因此其定权精度有限。另外，通过InSAR观测精度与相干性的经验公式，也可获取观测值的先验方差估值，但该方法难以反映观测值中大气等长波误差的影响。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明公开了一种面向三维地表形变估计的InSAR和GNSS定权方法，包括以下步骤：

步骤1：利用待监测区域升轨和降轨InSAR数据，以及所述待监测区域的GNSS数据，基于地表应力应变模型及观测值成像几何建立未知点三维形变d⁰与周围点一定数量的InSAR/GNSS数据L_i之间的函数关系；

步骤2：对升轨和降轨InSAR和GNSS等观测值L_i内部的K_i个观测数据进行相对定权，确定InSAR/GNSS各类观测值的初始权重矩阵W_i；

步骤3：利用方差分量估计确定InSAR/GNSS各类观测值之间的精确权重矩阵基于最小二乘准则求解高精度的所述三维地表形变d⁰；

步骤4：对每一个地表点经过上述步骤1-3实现InSAR和GNSS融合估计高精度三维地表形变场。

更进一步地，所述步骤1进一步包括，所述未知点三维形变d⁰与周围点一定数量的InSAR/GNSS数据L_i之间函数关系为：