一种融合GNSS/InSAR观测资料的三维形变场建模方法

本发明涉及测绘科学与，涉及一种融合gnss/insar观测资料的三维形变场建模方法。

背景技术：

1、全球导航卫星系统(global navigation satellite system,gnss)和合成孔径干涉雷达测量(synthetic aperture radar interferometry,insar)两种空间大地测量技术广泛应用于研究大范围地壳形变观测。虽然gnss数据精度较高，但是由于测站布设成本较高和地形原因无法获得近场连续的地表形变特征；而insar技术具有全天时全天候，高空间分辨率的优势，但是由于轨道误差、地形误差、失相干误差和大气误差等的存在，获取精确的长时间速度场是有挑战性的，并且由于一维视线向形变的局限性，不足以说明完整的三维形变特征。此外两种数据源的空间参考基准和对形变维度的敏感性不同。insar视线向速度场采用的为各轨道的平均参考基准，而gnss速度场相对的为欧亚参考框架。insar数据对垂直向形变的敏感度较高，但是对南北向形变不敏感，gnss数据在水平向形变监测精度较高，但在垂直向的监测精度较低。若能结合二者优势，即可获得高精度高空间分辨率的三维形变场，进而更加深入分析研究区的地壳变形特征。

2、目前融合gnss/insar数据获取三维形变场的方法已有很多种，如以南北向gnss速度场为先验信息，解算东西向和垂直向速度场；联合gnss三维速度场和insar升降轨视线向速度场解算三维形变场；结合物理应变张量估计方法解算三维形变场和依据概率模型确定gnss和insar数据权重，融合解算三维形变场等。以上方法最终目的为获取高精度的三维形变场，但从原始速度场数据的高精度解算，到gnss/insar数据融合前的参考框架统一和误差校正，再到最终解算获取高精度三维形变场的方法仍然不明确。

3、综上所述，本发明提出一种融合gnss/insar观测资料的三维形变场建模方法。该方法通过高精度数据处理和多源数据交叉验证确保数据的精确性，运用最小二乘原理进行解算，以获取大范围高精度高空间分辨率三维形变场。

技术实现思路

1、本发明提出一种融合gnss/insar观测资料的三维形变场建模方法，不仅可以通过高精度数据处理和精度验证保证数据的精确性，而且可结合两种数据的优势，获取高精度大范围三维形变场。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种融合gnss/insar观测资料的三维形变场建模方法，包括解算insar视线向速度场、统一gnss和insar数据的空间参考基准、insar数据结果精度验证、基于最小二乘法解算高精度三维形变场和结果分析验证五部分。

4、解算insar视线向速度场步骤如下：

5、s1：采用(small baseline subset insar,sbas-insar)方法进行时序处理，设置合理时空基线阈值并挑选干涉对；

6、s2：大气延迟误差改正；

7、统一gnss和insar数据的空间参考基准步骤如下：

8、s3：将insar视线向速度场进行降采样处理，寻找升降轨数据同名点；

9、s4：将gnss速度场投影到视线向后与insar数据作差，基于二次多项式拟合差值改正各轨道原始insar视线向速度场；

10、insar数据结果精度验证步骤如下：

11、s5：计算相邻轨道重叠区域的insar数据同名点的差值分布；

12、基于最小二乘法解算高精度三维形变场步骤如下：

13、s6：将gnss数据插值为和insar数据相同分辨率的连续速度场，构建三维分解方程，基于最小二乘法解算三维形变场。

14、结果分析验证步骤如下：

15、s7：结合区域构造变形资料进行验证。

16、本发明提出的融合gnss/insar观测资料的三维形变场建模方法具有高度科学性，高效性和适用性，将二者融合不仅可以结合两种数据的优势，而且克服了各自的局限性，从而得到更完整的三维形变信息。本方法易于实现，可广泛应用在地质灾害监测和工程变形监测领域。

17、附图与表格说明

18、为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图与表格作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的示意图与表格，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图与表格。

19、图1为本发明提供的融合gnss/insar观测资料的三维形变场建模方法的流程图。

20、图2为时空基线示意图。

21、图3为gacos校正前后干涉图标准差的变化示意图。

22、图4为insar视线向速度场示意图。

23、图5为相邻轨道重叠区域水平向速度差值分布示意图。

24、图6为插值后的gnss水平速度场示意图。

25、图7为融合gnss/insar观测资料解算的东西向形变速度场。

26、图8为融合gnss/insar观测资料解算的南北向形变速度场。

27、图9为融合gnss/insar观测资料解算的垂直向形变速度场。

技术特征：

1.一种融合gnss/insar观测资料的三维形变场建模方法，包括解算insar视线向速度场、统一gnss和insar数据的空间参考基准、insar数据结果精度验证、基于最小二乘法解算高精度三维形变场和结果分析验证五部分：

2.根据权利要求1所述的一种融合gnss/insar观测资料的三维形变场的建模方法，其特征在于，在步骤s3到s7中，考虑了两种大地测量资料的空间参考基准的不同，基于最小二乘原理，获取高精度三维形变场。

3.根据权利要求1或2所述的一种融合gnss/insar观测资料的三维形变场建模方法，其特征在于，在步骤s6中，获取的高精度三维形变场结合了gnss/insar观测数据的优势，能够反映更加精细的地表变形特征。应用场景包括：地质灾害监测和工程变形监测领域。

技术总结
本发明公开提出一种融合GNSS/InSAR观测资料的三维形变场建模方法，包括：解算InSAR视线向速度场、统一GNSS和InSAR数据的空间参考基准、InSAR数据结果精度验证、基于最小二乘法解算三维形变场和结果分析验证五部分。该方法通过高精度时间序列方法处理InSAR数据，且基于两种数据空间参考基准的差异，改正InSAR数据的长波长误差，通过内符合精度的验证保证结果的精确性。最后基于最小二乘原理，联合解算获取了大范围高精度高空间分辨率的三维形变场，结合区域构造变形资料，验证了结果的精确性。结果表明，本方法具有高度的科学性与适用性，可提供可靠的数据支撑。

技术研发人员：苏小宁,鲍庆华,禄小敏
受保护的技术使用者：兰州交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16