[发明专利]一种利用时序InSAR技术监测软土地基形变的监测方法

说明书

本发明提供一种利用时序InSAR技术监测软土地基形变的监测方法，利用时序InSAR技术，结合高速公路软土地基沉降曲线发展规律，将公路沉降预测领域广泛应用的泊松曲线引入时序InSAR形变模型，建立了一种基于泊松曲线的时序InSAR形变模型，并提出一种将遗传算法与正则化牛顿迭代法串行的方法对构建的时序InSAR形变模型参数进行求解，从而估计软土覆盖区域的时序形变结果，可作为软土地基区域长期变形监测的借鉴方法，拓宽了InSAR技术的应用领域，也可为软土地基工后长期变形分析解译和形变预测提供一种参数估计的新方法。

技术领域

本发明涉及软土地基地表形变监测及变形预计领域，特别地，涉及泊松曲线的利用时序InSAR技术监测软土地基形变的监测方法。

背景技术

由于软土具有天然含水量大、压缩性高、强度低、结构差等特性，软土地基更易发生沉降，导致变形失稳，其稳定性控制已成为公路路基工程中遇到的主要技术难题。开展软土地基工后长期沉降监测，对防治公路变形失稳，预防安全事故的发生，保证公路工程建设质量具有重要的工程意义。传统的地面沉降监测方法主要有水准测量、GPS测量等，尽管这些监测手段精度较高，但是其低空间分辨率、造价昂贵、且需要监测人员定期到监测现场的缺陷限制了其在公路形变监测中的应用。差分雷达干涉测量技术(DifferentialInterferometric Synthetic Aperture Radar，D-InSAR)虽可弥补传统测量手段的不足，但因其众所周知的时空失相关和大气延迟相位的影响却严重影响了其形变监测的精度。MT-InSAR技术是以永久散射体(Persistent Scatterer InSAR,PS-InSAR)、小基线集(Small Baseline Subsets InSAR,SBAS-InSAR)等技术为代表的高级InSAR技术，已被证实在测量人工线状地物、大型基础设施方面更具应用潜力，在国内外已取得了诸多先进的应用成果。

在InSAR数据处理过程中，形变模型的建立是至关重要的环节。目前，InSAR形变模型大多为单一数学经验模型(如线性模型、季节性模型、多项式模型等)或组合而成，并未考虑监测对象的具体变形机制，这就导致这些模型的拟合效果并不能反应软土地基公路沉降的真实时变规律，不但严重影响变形监测的精度，也不利于工后期的形变分析解译。软土沉降过程一般经过发生、发展、稳定后达一定极限，其表现形式呈现反“S”型曲线特征。泊松曲线为典型的“S”型增长曲线，具有单调递增性、不过原点性、有界性以及存在反弯点等特点，能较准确地反映软土路基固结沉降的变化规律，已被广泛应用于软土地基公路的工后沉降预测中。因此，将公路沉降预测领域广泛应用的泊松曲线引入时序InSAR形变模型，建立了一种基于泊松曲线的时序InSAR形变模型，可更合理的反应软土区形变随时间演变的规律，提高InSAR技术监测公路工后长期变形的精度，更合理地解译形变估计结果。

发明内容

本发明提供一种利用时序InSAR技术监测软土地基形变的监测方法，利用时序InSAR技术，结合高速公路软土地基沉降曲线发展规律，建立一种基于泊松曲线的时序InSAR形变模型。由于传统时序InSAR形变监测中采用的形变模型为纯经验数学模型，没有考虑软土地基沉降随时间发展演化的真实形变规律，因此无法实现软土形变的准确估计。软土沉降过程一般经过发生、发展、稳定后达一定极限，其表现形式呈现反“S”型曲线特征。泊松曲线为典型的“S”型增长曲线，具有单调递增性、不过原点性、有界性以及存在反弯点等特点，能较准确地反映软土路基固结沉降的变化规律，因此将泊松曲线引入时序InSAR，建立一种基于泊松曲线的时序InSAR形变模型，可改进传统时序InSAR形变模型的缺陷，可更合理的反应软土区形变随时间演变的规律，提高InSAR技术监测公路工后长期变形的精度，更合理地解译形变估计结果。

现有的普通牛顿迭代法的迭代公式为：

其中G_k为x^(k)处的迭代矩阵。