InSAR监测高速公路路面沉降方法

摘要

本发明涉及基于遥感影像的大地测量领域，是一种InSAR监测高速公路路面沉降的方法。该方法包括：首先，对SAR数据进行预处理、配准和干涉，得到InSAR干涉相位和幅度影像；其次，对InSAR干涉相位进行平地效应、地形效应和轨道残余趋势相位消除，得到只包含有地表形变信息的相位值；再次，通过高速公路在InSAR幅度影像中的条带特征，识别高速公路在SAR影像中的条带位置和坐标。然后利用该坐标提取干涉相位图中相应位置的相位值，并采用条带特征目标的滤波和解缠算法恢复其真实相位值；最后，对其进行地理编码和形变值转换，得到高速公路路面沉降值。本方法具有实现简单、费用低、监测精度高、监测范围大、自动化程度高等优点。

主权项

1.一种InSAR监测高速公路路面沉降方法，其特征在于，包括以下步骤：1)InSAR初处理：该步骤包括主辅SAR影像的选取、预处理、配准和干涉，从而得到监测地区的干涉相位影像和幅度影像；干涉过程为：通过对配准后的主辅SAR影像进行共轭相乘操作，生成干涉图；2)InSAR干涉相位影像的处理：该步骤包括平地相位、地形相位和由卫星轨道不精确引起的趋势相位的去除，从而获取了代表地表形变的含有噪声和整周模糊度的相位图；平地相位利用以下公式计算：λ为雷达波长、B为空间基线、θ°为雷达入射角、α为空间基线与水平方向的夹角；地形相位利用下式计算：为空间基线的垂直分量、R₁为主影像获取时卫星的斜距、h为地面点高程；趋势相位利用下式计算：先找出只包含有趋势相位的点的区域，提取该区域的点的相位值，利用一个双二次多项式模型来进行拟合：φ_ramp＝c₁+c₂i+c₃j+c₄ij+c₅i²+c₆j²其中(i，j)为提取相位值点的干涉相位影像坐标，c_m为多项式系数，m＝1，2，...，6，其数值通过上述的拟合过程来确定，得到多项式模型后，完成整幅SAR干涉相位影像的趋势相位的拟合；即根据该多项式模型计算整幅SAR干涉相位影像的趋势相位；3)InSAR幅度影像的处理：该步骤利用高速公路在InSAR幅度影像的条带目标特征，自动识别高速公路在干涉相位影像中所对应的像素坐标，从而在干涉相位影像中提取相应的代表高速公路形变的相位值；定义x₀为幅度影像A中的任意一个像素，利用x₀所在的中心区和比邻区的幅度比来计算两个边缘检测响应，其中较小的那个就是线特征检测比值r，采用最小线特征检测比值的阈值r_min，当r＞r_min时，则认为x₀为高速公路上的点，否则就不是高速公路上的点，其中阈值r_min通过虚警率确定；然后利用Hough转换将已检测出来的公路上的点构建成连续的高速公路；4)高速公路形变相位的滤波处理：该步骤根据高速公路的特征，对提取的高速公路形变相位值进行条带特征目标滤波，从而消除或减弱高速公路形变相位中的噪声的影响；5)高速公路形变相位的解缠处理：该步骤根据高速公路的特征，对滤波后的高速公路形变相位值进行条带特征目标解缠，从而恢复高速公路形变相位的真实值；6)形变转换及地理编码处理：利用公式将公路形变相位值Δφ_road转换为高速公路路面沉降量D_road，然后对其进行地理编码：首先确定干涉相位影像中高速公路涵盖的每个像元的笛卡尔坐标，再将时间参数和主影像的轨道信息作为地理地位的输入数据，计算干涉相位影像中高速公路涵盖的每个像元的WGS 84坐标，将影像坐标系中的高速公路路面沉降量投影到国际标准地理参考系中。