[发明专利]一种地表形变监测方法

说明书

本发明公开了一种地表形变监测方法，所述地表形变监测方法包括：S1：分别构建垂直向综合形变模型和东西向综合形变模型；S2：根据所述垂直向综合形变模型和东西向综合形变模型，组建二维形变解算模型；S3：根据所述二维形变解算模型，得到垂直向形变时间序列和东西向形变时间序列；S4：根据所述垂直向形变时间序列和东西形变时间序列，得到垂直向年均形变速率和东西向年均形变速率。本发明所提供的地表形变监测方法，能够解决现有的地表形变监测的精度和可靠性低下的问题。

技术领域

本发明涉及地表监测技术领域，具体涉及一种地表形变监测方法。

背景技术

目前，可用于地表形变监测的技术包括传统的GPS测量、水准测量、地面位移计测量、DInSAR和TS-DInSAR技术。地表形变是一种多发的地质灾害，主要包括地面沉降(垂直向形变)、山体滑坡、火山活动位移、地震位移、矿区塌陷、冰川运动、建构筑物变形等，会对人类生命财产和经济发展造成严重的危害。对地表形变进行监测，为灾害的防治提供重要的参考和决策依据具有重要的实际意义。

传统的GPS测量、水准测量、地面位移计测量技术工作效率低，空间分辨率低，成本较高，易受天气和地理环境限制，且难以满足对大范围区域开展高效动态监测的需求。差分合成孔径雷达干涉(Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar,DInSAR)技术和时序差分合成孔径雷达干涉(Time Series DifferentialInterferometric Synthetic Aperture Radar,TS-DInSAR)技术均属于对地表形变进行监测的计算。DInSAR技术具有全天时和全天候监测、工作效率高、监测范围广、空间分辨率高、成本低，不易受天气和地理环境限制的技术优势，但易受时间失相干、空间失相干、轨道误差、地形误差及大气延迟的影响，观测数据的质量受到制约，导致形变监测精度不高。TS-DInSAR是在DInSAR技术基础上发展而来，利用覆盖同一地区的多幅合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)影像进行相干点目标探测，并针对相干点上的差分干涉相位进行地表形变和高程误差建模，并利用时空滤波技术去除噪声、轨道误差和大气延迟的影响，形变监测精度最高可达毫米级。目前，TS-DInSAR在地面沉降、山体滑坡、火山位移、矿区塌陷、冰川运动等监测中得到了较多的应用。

但是，常规的TS-DInSAR技术仅能监测地表沿雷达视线(Line Of Sight,LOS)方向的一维形变信息，而实际地表形变是同时包含了垂直向和水平向(水平向分为东西向和南北向)的三维形变，这一缺陷导致该技术无法获取全面的地表形变信息，严重制约了TS-DInSAR技术的形变监测效果和进一步应用，尤其是在实际工程中的应用更是难以普及。例如，在进行地面沉降监测时，由于无法排除水平向形变而降低了沉降监测精度；在监滑坡形变时，由于滑坡位移是空间三维形变研坡向和垂直坡向的分了，TS-DInSAR仅能获取空间三维形变在LOS向的一维分量，难以获取滑坡的准确形变信息。需要指出的是，大量研究表明，差分合成孔径雷达干涉技术对南北向形变不敏感，其所观测到的形变中南北向的贡献非常小，在监测沉降等信息时可忽略不计。

针对这一问题，国内外学者提出了多维度小基线干涉(Multidimensional SBAS,MSBAS)技术和时序差分雷达干涉多约束建模与地表形变信息提取(Multi-ConstrainedTime Series Interferometric Synthetic Aperture Radar,MCTS-InSAR)技术，结合双源(如升轨SAR和降轨SAR)数据解算垂直向和东西向地表形变。虽然由于差分合成孔径雷达干涉技术对南北向形变不敏感，无法解算南北向地表形变，但能够区分垂直向和东西向形变，实现二维形变监测，可以进一步提高地表形变监测的精度和可靠性。