一种基于OffsetTracking技术的边坡形变时序监测方法技术

本发明专利技术提供了一种基于Offset Tracking技术的边坡形变时序监测方法，包括：步骤1：基于SAR数据，采用Offset Tracking技术计算目标区域的二维形变；步骤2：结合地形数据和卫星轨道数据，反演目标区域的准三维形变；步骤3：基于地形数据，校验每个测量点的准三维形变测量结果，剔除测量误差点；步骤4：综合多时间段的形变测量结果，计算目标点的时序形变。该发明专利技术能够提升Offset Tracking技术的适用性，为技术的工程化应用提供技术支持。的工程化应用提供技术支持。的工程化应用提供技术支持。

【技术实现步骤摘要】
一种基于Offset Tracking技术的边坡形变时序监测方法


[0001]本专利技术涉及合成孔径雷达
，特别涉及一种基于Offset Tracking技术的边坡形变时序监测方法。

技术介绍

[0002]近年来，国内每年都会发生多起滑坡事故。一般来说，在边坡宏观失稳之前，其表面都会先发生微小位移。因此，为了更深入地研究边坡滑坡的触发机理，并在第一时间准确地实现临滑预报，我们需要对边坡进行全覆盖，长时间、连续、实时和高精度的形变监测。作为一种遥感技术手段，星载SAR技术具有监测覆盖范围大、全天时全天候观测等优势。基于星载SAR数据的InSAR技术和Offset Tracking技术都具备形变监测能力。
[0003]Offset Tracking技术的测量精度比InSAR技术低一个数量级，当图像分辨率为3m时，形变测量精度可达15cm。但是，与InSAR数据处理需要积累大量SAR图像的条件不同，Offset Tracking技术只需要两幅SAR图像就能开展形变监测，且不存在周期模糊现象，即使在干涉失相干的条件下，也能在方位向和距离向上获取几米至数十米的二维剧烈形变信息。
[0004]但是，在Offset Tracking技术的工程化应用过程中，还存在两个问题：(1)Offset Tracking技术获取的是距离向和方位向二维形变，而不是空间三维形变，难以较直观地展示空间形变特征；(2)Offset Tracking技术是采用计算窗口相关性的方式来测量形变，当窗口的选择不适当时，可能导致形变反演错误。
[0005]针对这两个问题，本专利技术首先基于SAR数据，采用Offset Tracking技术计算目标区域的二维形变（距离向和方位向）；然后，结合地形数据和卫星轨道数据，反演目标的准三维形变；接着，基于地形数据，校验每个测量点的准三维形变测量结果，剔除测量误差点；最后，综合多时间段的形变测量结果，计算目标点的时序形变。本专利技术能够提升Offset Tracking技术的适用性，为技术的工程化应用提供技术支持。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种基于Offset Tracking技术的边坡形变时序监测方法，能够提升Offset Tracking技术的适用性，为技术的工程化应用提供技术支持。
[0007]本专利技术提供一种基于Offset Tracking技术的边坡形变时序监测方法，包括：步骤1：基于SAR数据，采用Offset Tracking技术计算目标区域的二维形变；步骤2：结合地形数据和卫星轨道数据，反演目标区域的准三维形变；步骤3：基于地形数据，校验每个测量点的准三维形变测量结果，剔除测量误差点；步骤4：综合多时间段的形变测量结果，计算目标点的时序形变。
[0008]在一种可能实现的方式中，步骤1中，基于SAR数据，采用Offset Tracking技术计算目标区域的二维形变，包括：基于SAR数据，并利用影像互相关算法，对形变前后的SAR图像进行粗配准和空间
重采样；选用滑动窗口，计算子像元间的相关性；提取对应方位向和距离向的偏移量，同时拟合并去除由两幅图像成像时间和空间不同所带来的系统误差偏移值；获得对应方位向和距离向的地表形变信息；其中，二维形变指的是方位向和距离向的地表形变信息。
[0009]在一种可能实现的方式中，步骤2中，结合地形数据和卫星轨道数据，反演目标区域的准三维形变，包括：以目标区域中心点为坐标原点，建立空间直角坐标系，其中，x轴正方向指向正东，y轴正方向指向正北，z轴正方向指向天空；基于Offset Tracking技术的形变反演，获取目标区域中的目标点在距离向和方位向的二维形变，其中，距离向的形变向量d
Ra
和方位向的形变向量d
Az
，在空间直角坐标系中分别表达为：d
Ra
=[x
Ra
,y
Ra
,z
Ra
]=|d
Ra
|[u
xRa
,u
yRa
,u
zRa
]=|d
Ra
|u
Ra
d
Az
=[x
Az
,y
Az
,z
Az
]=|d
Az
|[u
xAz
,u
yAz
,u
zAz
]=|d
Az
|u
Az
其中，u
Ra
为距离向形变的单位向量，u
Az
为方位向形变的单位向量，|d
Ra
|为距离向测得的形变值，|d
Az
|为方位向测得的形变值，u
xRa
为距离向形变单位向量u
Ra
在x轴的分量，u
yRa
为距离向形变单位向量u
Ra
在y轴的分量，u
zRa
为距离向形变单位向量u
Ra
在z轴的分量；x
Ra
为距离向形变向量d
Ra
在x轴的分量，y
Ra
为距离向形变向量d
Ra
在y轴的分量，z
Ra
为距离向形变向量d
Ra
在z轴的分量；u
xAa
为方位向形变单位向量u
Az
在x轴的分量，u
yAa
为方位向形变单位向量u
Az
在y轴的分量，u
zAa
为方位向形变单位向量u
Az
在z轴的分量；x
Aa
为方位向形变向量d
Az
在x轴的分量，y
Aa
为方位向形变向量d
Az
在y轴的分量，z
Aa
为方位向形变向量d
Az
在z轴的分量；基于地形数据，计算每个目标点位置处的坡度角θ和坡向角φ，并在每个目标点的临近区域建立一个滑动平面，其中，所述滑动平面的方程表示为：f(θ,φ)x+g(θ,φ)y+z=0 式中，f(θ,φ)和g(θ,φ)为滑动平面的方程系数，它们由坡度角θ和坡向角φ决定，根据空间几何知识，f(θ,φ)和g(θ,φ)通过以下代数方程求解：基于上述理论，定义目标点的三维形变向量d=［x,y,z］，基于计算的二维形变以及目标点形变位于滑动平面的基本理论假设，建立以下方程组：通过解算上述方程组，可获取目标点的准三维形变向量d，进而反演得到目标区域的准三维形变。
[0010]在一种可能实现的方式中，步骤3：基于地形数据，校验每个测量点的准三维形变
测量结果，剔除测量误差点，包括：基于三维形变反演结果进行第一校验；基于SAR几何照射关系进行第二校验；根据第一校验结果、第二校验结果，剔除测量误差点。
[0011]在一种可能实现的方式中，基于三维形变反演结果进行第一校验，包括：获取目本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Offset Tracking技术的边坡形变时序监测方法，其特征在于，包括：步骤1：基于SAR数据，采用Offset Tracking技术计算目标区域的二维形变；步骤2：结合地形数据和卫星轨道数据，反演目标区域的准三维形变；步骤3：基于地形数据，校验每个测量点的准三维形变测量结果，剔除测量误差点；步骤4：综合多时间段的形变测量结果，计算目标点的时序形变。2.如权利要求1所述的基于Offset Tracking技术的边坡形变时序监测方法，其特征在于，步骤1中，基于SAR数据，采用Offset Tracking技术计算目标区域的二维形变，包括：基于SAR数据，并利用影像互相关算法，对形变前后的SAR图像进行粗配准和空间重采样；选用滑动窗口，计算子像元间的相关性；提取对应方位向和距离向的偏移量，同时拟合并去除由两幅图像成像时间和空间不同所带来的系统误差偏移值；获得对应方位向和距离向的地表形变信息；其中，二维形变指的是方位向和距离向的地表形变信息。3.如权利要求1所述的基于Offset Tracking技术的边坡形变时序监测方法，其特征在于，步骤2中，结合地形数据和卫星轨道数据，反演目标区域的准三维形变，包括：以目标区域中心点为坐标原点，建立空间直角坐标系，其中，x轴正方向指向正东，y轴正方向指向正北，z轴正方向指向天空；基于Offset Tracking技术的形变反演，获取目标区域中的目标点在距离向和方位向的二维形变，其中，距离向的形变向量d
Ra
和方位向的形变向量d
Az
，在空间直角坐标系中分别表达为：d
Ra
=[x
Ra
,y
Ra
,z
Ra
]=|d
Ra
|[u
xRa
,u
yRa
,u
zRa
]=|d
Ra
|u
Ra
d
Az
=[x
Az
,y
Az
,z
Az
]=|d
Az
|[u
xAz
,u
yAz
,u
zAz
]=|d
Az
|u
Az
其中，u
Ra
为距离向形变的单位向量，u
Az
为方位向形变的单位向量，|d
Ra
|为距离向测得的形变值，|d
Az
|为方位向测得的形变值，u
xRa
为距离向形变单位向量u
Ra
在x轴的分量，u
yRa
为距离向形变单位向量u
Ra
在y轴的分量，u
zRa
为距离向形变单位向量u
Ra
在z轴的分量；x
Ra
为距离向形变向量d
Ra
在x轴的分量，y
Ra
为距离向形变向量d
Ra
在y轴的分量，z
Ra
为距离向形变向量d
Ra
在z轴的分量；u
xAa
为方位向形变单位向量u
Az
在x轴的分量，u
yAa
为方位向形变单位向量...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱茂，葛春青，李吉平，王远坚，贾智慧，王大伟，周海兵，
申请(专利权)人：北京东方至远科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：