考慮觀測值時空相關性的InSAR三維形變估計方法

《考慮觀測值時空相關性的InSAR三維形變估計方法》是依託中南大學，由胡俊擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：考慮觀測值時空相關性的InSAR三維形變估計方法
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：胡俊
• 依託單位：中南大學

項目摘要

融合多個平台和軌道的D-InSAR、Offset-Tracking和MAI觀測值，可以實現InSAR三維形變測量。但現有的InSAR三維形變估計的函式模型和隨機模型都沒有充分顧及InSAR觀測值的時空相關性，降低了結果的精度和可靠性。基於此，本項目研究建立一種考慮觀測值時空相關性的InSAR三維形變估計方法，包括（1）建立基於彈性理論的InSAR三維形變估計的函式模型，解決傳統函式模型難以顧及InSAR觀測值像素間相關性的缺陷；（2）估計考慮時空相關性的InSAR三維形變估計的隨機模型，明確D-InSAR、Offset-Tracking和MAI觀測值及它們之間的時空相關性；（3）研究基於方差-協方差分量估計的InSAR三維形變估計方法，實現InSAR觀測值方差-協方差陣的後驗精化和三維形變的高精度估計。本項目將有助於提高InSAR監測三維形變的精度和適用性，推動InSAR技術向工程化發展。

結題摘要

星載合成孔徑雷達干涉測量（InSAR）是目前唯一能夠實現大範圍、高空間解析度的地表形變監測技術，因此得到了測繪、地球物理等領域眾多學者的高度關注。但是，受制於現有SAR衛星極軌飛行和側視成像模式，InSAR技術只能監測地表真實三維形變在雷達視線方向（LOS）上的一維投影，因此在地質災害解譯時極易引起誤判和漏判，這已經成為阻礙該技術發展和推廣的主要技術瓶頸之一。研究發現，通過融合不同平台、不同軌道的SAR數據以及不同方法（如D-InSAR、MAI、Offset-Tracking等）得到形變測量值，可以重建三維地表形變場。但是，由於現有方法沒有考慮這些多源異質InSAR形變測量值之間的時空相關性，因此在融合時只能逐點處理，且難以精確確定它們的權重，導致InSAR三維形變估計的精度不高。本項目則圍繞上述問題展開了四個方面的技術攻關，包括（1）提出了顧及應力應變模型的InSAR三維形變估計函式模型，建立了鄰近像素點之間的空間相關性，保證了三維形變結果的解析度和精度不受損失；（2）實現了基於時空相關性的典型像素的自適應選取與最佳化，在觀測冗餘和計算效率之間取得了最優平衡；（3）提出了基於方差分量估計的多源異質InSAR測量值方差後驗估計，實現了高精度的InSAR三維形變估計；（4）開展了大量的模擬數據實驗，以及美國夏威夷基拉韋厄火山、塔吉克斯坦穆爾加布地震等真實數據實驗。結果表明，本項目提出的顧及觀測值時空相關性的InSAR三維形變估計方法明顯優於傳統方法，精度提高可達到50%，且可以恢復失相關區域的三維形變結果，從而極大地推動了InSAR三維形變研究的發展。基於項目成果，項目組共發表論文13篇，其中SCI論文12篇、EI論文1篇；申請發明專利3項，已授權1項。