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专利号: 2021107243076
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于点目标分层分析的时序InSAR地表沉降监测方法,其特征在于步骤如下:S1.选取覆盖研究区域的时序SAR影像,以时序SAR影像中的第一景影像为公共主影像进行多视和精细配准,对所有的影像进行裁剪,从而根据时序SAR影像的平均幅度,利用快速统计同质像元选取FaSHPS算法识别统计同质像元SHP,使用预设的同质像元阈值选取分布式散射体DS的候选像元;

S2.根据同质像元构建SAR数据的相干矩阵T;

S3.根据SAR数据的相干矩阵T,利用相干性加权的相位三角测量PT算法,优化分布式散射体DS相位并计算时间相干性κ;

S4.在像元为分布式散射体DS的候选像元中,对时间相干性值采用分层策略选择可靠的DS像元:将整个研究区域中时间相干性κ满足0.7≤κ≤1的像元定义为高相干性像元,将时间相干性κ满足0.5≤κ<0.7的像元定义为中等相干性像元,将时间相干性κ满足0≤κ<0.5的像元定义为低相干性像元,由于0≤κ<0.5的像元相干性较低,对后续形变估计造成不利影响,因此舍弃0≤κ<0.5的像元;然后在整个研究区域中选取高相干性的像元,以0.1的步长将中等相干性的像元分为0.5≤κ<0.6,0.6≤κ<0.7两层,利用皮尔逊相关系数PCC判定研究区域影像中两相邻像元的相对相位质量,将皮尔逊相关系数PCC大于0.5的像元作为可靠的DS像元,从而增加研究区域的形变测量的空间密度;

S5.将通过分层策略选择的DS像元的相位优化值代替原始SAR影像相应的相位值;

S6.根据预先设定的时间基线和垂直基线阈值自由组合生成干涉图,建立多主影像的小基线集,利用振幅离差阈值选取永久散射体像元PS,根据常规的小基线方法对选定的DS像元和PS像元的相位进行形变解算,估计DS像元和PS像元的地表沉降速率。

2.根据权利要求1所述的一种基于点目标分层分析的时序InSAR地表沉降监测方法,其特征在于统计同质像元SHP的识别方法为:根据中心极限定理,N幅SAR影像的平均幅度服从期望为u(p),方差为Var(A(p))/N的正态分布;对于多视影像,L为视数,平均幅度 的置信区间为:其中,P{·}代表概率, 是标准正态分布中的1‑α/2上侧分位点;给定一个显著性水平α,认为落入该区间的像元与像元p是同质的。

3.根据权利要求1所述的一种基于点目标分层分析的时序InSAR地表沉降监测方法,其特征在于相干矩阵T的计算公式为:H H T

其中,E[YY ]代表YY的期望,Y=[y1,y2,…,yN]表示N幅SAR影像规范化的复数数据,E

2 H

[|yi|]=1,NP表示同质像元数目,Ω表示SHP集合,是共轭转置算子,相干矩阵T为N×N的Hermitian矩阵,矩阵元素包含SAR影像之间的相干性及干涉相位。

4.根据权利要求1所述的一种基于点目标分层分析的时序InSAR地表沉降监测方法,其特征在于利用相干矩阵加权的相位三角测量PT算法的计算过程为:其中,θ表示DS的优化相位, 通过对相干性高的干涉相位赋予较大

的权值,优化后的相位具有很强的稳健性,减少了去相关的影响。

5.根据权利要求4所述的一种基于点目标分层分析的时序InSAR地表沉降监测方法,其特征在于时间相干性κ的计算过程为:T

其中,θ=[θ1,θ2,…θN] ,θm和θn分别表示第m幅、第n幅SAR影像的优化相位;时间相干性κ又称为拟合优度,是DS相位优化的评价指标,κ的取值范围为[0,1],κ值越大,其干涉相位观测量相干性越好、信噪比越高。

6.根据权利要求1所述的一种基于点目标分层分析的时序InSAR地表沉降监测方法,其特征在于皮尔逊相关系数PCC的计算公式为:其中,ρi,j表示像元i、j的皮尔逊相关系数, 和 分别是像元i、j在第s景差分干涉图中的相位值, 和 分别是像元i、j在小基线处理所用到的差分干涉图上的相位均值;PCC描述了两个像元在时间和空间上的相关性及相位离散度,取值范围为[0,1],0代表完全不相关,1代表完全相关;ρi,j≥0.5表明像元i、j具有较强的相关性,相位较为稳定。