[发明专利]基于后向序贯最小二乘的地表形变监测方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于后向序贯最小二乘的地表形变监测方法及系统，方法包括：确定监测区域在当前时间段内每一个时间单元的第一形变速率及对应的协因数矩阵；确定监测区域在历史时间段内的SAR影像对应的多幅历史解缠干涉图；根据多个第一形变速率、协因数矩阵和多幅历史解缠干涉图，利用后向序贯最小二乘方法，确定历史时间段内的每一个时间单元的第二形变速率并更新第一形变速率；根据多个更新后的第一形变速率和多个第二形变速率，确定监测区域在当前时间段和历史时间段之间的累积形变。本发明可向后恢复历史时间的形变时间序列，方法简单，且因其计算过程中需要存储的数据较少，故可以极大地节省存储资源。

技术领域

本发明公开了一种基于后向序贯最小二乘的地表形变监测方法及系统，具体涉及一种恢复历史时序形变的后向序贯最小二乘小基线集InSAR地表形变监测方法及系统，属于地表形变监测技术领域。

背景技术

地表受自然因素和人类活动的影响，可产生不同程度的形变，引起地表建筑物受损，威胁人民生命安全，造成经济损失。快速准确地监测地表形变，对于地面形变灾害防控与治理、地表构建筑物健康和安全评估至关重要。

合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar，InSAR)是以雷达信号的相位差为观测值的对地观测技术，具有高精度、高空间分辨率、监测范围广、成本低廉的优点，已被广泛地用于城市沉降、冰川移动、矿区开采沉陷、火山喷发、滑坡、泥石流等地表形变监测中。其中，多时相InSAR技术中的差分干涉测量短基线集时序分析技术(Small Baseline Subset InSAR，SBAS-InSAR)是一种基于多主影像的InSAR时间序列方法，只利用时空基线较短的干涉对提取地表形变信息，因其通过设定适当的时间、空间基线阈值生成小基线集，抑制了失相干的影响，因此，在大区域、长时间序列的地面沉降监测领域具有巨大的应用前景。

目前全球各个国家发射了许多SAR卫星，可以提供源源不断的SAR数据，现已进入SAR的大数据时代。随着SAR数据的增多，且重点监测目标需要进行动态监测，因此研究人员开展了关于InSAR形变动态监测的研究工作。但是，目前的InSAR形变动态监测均是向前更新形变时间序列。以使用SBAS-InSAR进行形变动态监测为例，当获得新的SAR数据时，需要结合历史SAR数据进行重复计算，从而得到历史累积形变时间序列，该方法需要存储计算过程中的所有解缠干涉图，极大地占用了计算机的存储资源。

发明内容

本申请的目的在于，提供一种基于后向序贯最小二乘的地表形变监测方法及系统，以解决现有技术中利用SBAS-InSAR解算形变时间序列时，需要存储计算过程中的所有解缠干涉图，极大地占用了计算机的存储资源的技术问题。

本发明的第一方面提供了一种基于后向序贯最小二乘的地表形变监测方法，包括：

确定监测区域在当前时间段内每一个时间单元的第一形变速率及对应的协因数矩阵；

确定监测区域在历史时间段内的SAR影像对应的多幅历史解缠干涉图；

根据多个所述第一形变速率、协因数矩阵和所述多幅历史解缠干涉图，利用后向序贯最小二乘方法，确定所述历史时间段内的每一个时间单元的第二形变速率并更新第一形变速率；

根据多个更新后的所述第一形变速率和多个所述第二形变速率，确定所述监测区域在所述当前时间段和所述历史时间段之间的累积形变。

优选地，确定监测区域在当前时间段内每一个时间单元的第一形变速率及对应的协因数矩阵，具体包括：

确定监测区域在当前时间段内的SAR影像对应的多幅解缠干涉图；

根据所述多幅解缠干涉图，利用SBAS-InSAR技术确定监测区域在当前时间段内每一个时间单元的第一形变速率及对应的协因数矩阵。