[发明专利]地面沉降时间序列数据融合方法及系统

说明书

本发明提供了一种地面沉降时间序列数据融合方法及系统，该方法包括：对多源InSAR监测结果进行匹配，将多个监测结果数据集的形变结果的方向统一到垂直向，再选取所述数据集重合的区域，以某一数据集的像元为基准，将形变值统一到一个数据集下，得到统一后的形变值；基于所述统一后的形变值，基于形变‑时间序列模型，将多个时间序列的形变值各自进行拟合，得到时间序列数据；在所述时间序列数据中，基于拟合曲线梯度差最小，融合所述时间序列数据，形成一个连续的形变序列。本方案对多源InSAR监测结果的地面沉降时间序列数据融合适用性强，融合后数据精度提高明显。

技术领域

本发明涉及地质勘探和沉降监测领域，特别是涉及基于多源InSAR监测结果的地面沉降时间序列数据融合方法和系统。

背景技术

地面沉降是一种全球性的环境地质灾害，常发生于人口密集的三角洲地区。区域地面沉降的成因主要有自然和人为因素两种，其中自然因素主要是指地质构造运动和土层次固结等；人为因素则主要是指地下水超量开采、工程建设施工等。随着全球范围内城市化进程的加快，地下水持续超量开采造成了全球范围内地面沉降的快速发展。地面沉降，尤其是不均匀地面沉降，可能对大型线性工程(如高速铁路等)造成重大影响，严重威胁当地人面的生命财产安全。因此，进行大区域的地面沉降监测十分必要。

随着多源SAR数据的丰富和InSAR技术的发展，地面沉降信息提取的范围不断扩大、精度不断提高。对InSAR形变监测的需求也从单一空间范围的扩大变为时、空范围的扩大，大范围、长时序地面沉降监测成为当今研究的热点。由InSAR技术获取得到的地表形变数据是一种空间面状分布的点集，每个点记录该点不同时刻的形变序列值。但是，由于携带SAR传感器的卫星服役时间和不同卫星SAR数据不能进行干涉等问题的限制，由单一数据集获取的SAR数据结果的时间序列是有限的，一般在7年以内。连续的长时间序列地面沉降形变历史可以提供更加丰富的地面沉降信息，帮助我们更好地探究地面沉降的成因并预测其发展，为地面沉降的防控提供理论依据。高精度的InSAR形变监测数据和简单的时间序列融合方法产生了巨大的矛盾，因此，有必要提出一种基于多源InSAR监测结果的地面沉降时间序列数据融合方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种地面沉降时间序列数据融合方法和系统，能够有效提高数据的融合精度，获得高精度、长时间序列的地表形变数据。具体而言，本发明提供了以下的技术方案：

一方面，本发明提供了一种地面沉降时间序列数据融合方法，该方法包括：

S1、对多源InSAR监测结果进行匹配，将多个监测结果数据集的形变结果的方向统一到垂直向，再选取所述数据集重合的区域，以某一数据集的像元为基准，将形变值统一到一个数据集下，得到统一后的形变值；

S2、基于所述统一后的形变值，基于形变-时间序列模型，将多个时间序列的形变值各自进行拟合，得到时间序列数据；

S3、在所述时间序列数据中，基于拟合曲线梯度差最小，融合所述时间序列数据，形成一个连续的形变序列。

优选地，所述S1中，将形变结果的方向统一到垂直向通过以下方式：

d_U≈d_LOS/cosθ

其中，d_LOS为各自的视线向形变，d_U为垂直向形变，θ是中心入射角。

优选地，所述S1中进一步包括样本点的统一，所述样本点的统一通过以下方式进行：

选取所述数据集重合的区域，使用权重差值方式，将当前数据集中每景的形变值分别进行插值，用另一数据集的散射体点分别提取当前数据集各时刻的形变值，完成样本点的统一。

优选地，所述S2中的形变-时间序列模型为：