[发明专利]基于InSAR形变的GNSS测站布局方法及其应用

说明书

本发明提供一种基于InSAR形变的GNSS测站布局方法及其应用，以InSAR历史形变为基础，通过空间抽样和地统计学中的克里金插值方法，在顾及成本和精度的前提下，通过多尺度迭代给出形变区域GNSS测站布设的参考个数、空间分布及其对应的形变预测精度，既能使GNSS测站最大可能捕捉形变的空间特征，也能提高后期InSAR和GNSS融合的精度。本发明充分利用了InSAR在形变监测上大尺度、高精度、高空间分辨率的优势，为GNSS形变监测时的测站布设提供了指导和可靠依据，有助于更好地捕捉区域形变的空间特征。在目前地质灾害频发的背景下，非常有利于地质灾害的监测和认识。

技术领域

本发明涉及基于遥感影像的大地测量领域中合成孔径雷达干涉测量(InSAR,Synthetic Aperture Radar Interferometry)技术和全球导航卫星系统(GNSS,GlobalNavigation Satellite System)技术，特别涉及一种基于InSAR形变的GNSS测站布局方法及其应用。

背景技术

全球导航卫星系统(GNSS,Global Navigation Satellite System)作为当前最为成熟的精密定位技术之一，其具有全天候、自动化和长时间连续观测的优点，因此在许多工程测量和自然灾害监测领域得到了广泛应用。但是GNSS的成本较高，无法实现大面积高密度的布设，因此其监测结果的空间分辨率较低，无法反映监测区域形变的空间变化。而合成孔径雷达干涉测量(InSAR，Interferometric Synthetic Aperture Radar)技术经过几十年的发展，以其独特的优势迅速在火山、地震、矿区、冰川、大气、冻土等各个领域取得了巨大的突破和成就，是目前地质灾害监测的有效手段之一。并且其具有高空间分辨率、高精度和大范围快速监测的优势。然而InSAR监测结果的时间分辨率却受限于传感器的重访周期，即便是使用Sentinel-1号卫星的A与B星座联合观测，其重访周期也才六天，这对于监测诸如矿区、滑坡、地下水等突发性强、非线性特征明显、变形梯度大的形变依然无法完全正确反映其形变特征。

目前已经有许多研究致力于InSAR和GNSS技术的融合，如使用GNSS纠正InSAR中的大气延迟、联合GNSS与InSAR解算三维形变以及融合InSAR和GNSS形变结果获取高时空分辨率的地表形变结果等，然而这些研究却几乎没有考虑如何布设GNSS点才能使InSAR和GNSS融合的效果最好，以及如何平衡成本和监测精度之间的关系。尤其形变信息作为地质灾害最直观的前兆反映，而传统针对GNSS形变监测的测站布设却主要依靠经验指导，缺乏理论依据，因此获得的GNSS布设方案只是一个可行方案，造成了一定的成本浪费和形变监测精度偏低问题，同时其形变监测结果也难以反映整个研究区域形变的空间分布特征。因此，如何考虑GNSS的空间分布和布设数量的合理性，使InSAR和GNSS形变的融合精度最高、成本最低是目前亟需解决的应用难题。

发明内容

本发明的目的在于克服目前GNSS形变监测时测站布设缺乏指导和可靠依据的缺陷，提出一种基于InSAR形变的GNSS测站布局方法及其应用，该方法以InSAR历史形变为基础，通过空间抽样和地统计学中的克里金插值方法，在顾及成本和精度的前提下，通过迭代给出形变区域GNSS点位布设的参考个数、空间分布及其对应的形变预测精度，既能使GNSS点位最大可能捕捉形变特征，也能提高后期InSAR和GNSS融合的精度。

本发明首先提供了如下的技术方案：

一种基于InSAR形变的GNSS测站布局方法，其包括以下步骤：

S1、InSAR数据处理：获取单个或多个轨道的雷达影像的差分干涉图集，通过InSAR技术计算其在一段时间内的地表一维/二维/三维平均形变速率。