本發(fā)明涉及地理信息，具體涉及一種基于hyp3云平臺的地表形變監(jiān)測方法、介質(zhì)及電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、

2、自20世紀90年代以來，差分合成孔徑雷達干涉測量(d-insar)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害形變監(jiān)測，成為了地質(zhì)災(zāi)害形變監(jiān)測的重要技術(shù)之一。到了21世紀，隨著搭載sar傳感器衛(wèi)星的陸續(xù)升空，sar數(shù)據(jù)量快速增加，多時相insar(mt-insar)技術(shù)應(yīng)運而生。與傳統(tǒng)d-insar技術(shù)相比，mt-insar技術(shù)能獲取毫米級精度的地表位移數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)長期的形變監(jiān)測，具有重要的應(yīng)用價值。此外，mt-insar技術(shù)的應(yīng)用范圍也在不斷擴大，目前已應(yīng)用至地面沉降、地震、滑坡和火山等自然災(zāi)害以及地下水開采、煤礦開采和建筑物形變監(jiān)測等人為過程造成的地表位移監(jiān)測中。

3、雖然mt-insar技術(shù)在地表形變監(jiān)測方面具有顯著優(yōu)勢且應(yīng)用非常廣泛，但其數(shù)據(jù)處理需要扎實的雷達相關(guān)理論知識，以及高性能的硬件資源。因此，一些組織提供了sar對地觀測系統(tǒng)和基于云計算的在線insar數(shù)據(jù)處理服務(wù)。其中，licsar使用方便，有適配的時間序列分析包，快速獲得精度較為可靠的大尺度形變數(shù)據(jù)。但是licsar產(chǎn)品的空間分辨率僅為100m，更適合于大尺度的構(gòu)造形變監(jiān)測，難以滿足中小尺度的地表形變監(jiān)測需求，如地面沉降形變監(jiān)測。此外，licsar產(chǎn)品在某些地區(qū)沒有可用的數(shù)據(jù)，并且定制性較差。

4、相比之下，hyp3云平臺是一個用于sentinal-1sar數(shù)據(jù)處理的基于云計算的在線服務(wù)平臺，支持用戶根據(jù)自己的需求進行sar數(shù)據(jù)處理，然而，該云平臺應(yīng)用的相關(guān)研究還相對較少，而且hyp3云平臺產(chǎn)品不具有相位閉合性質(zhì)等問題，導(dǎo)致基于該產(chǎn)品的得到結(jié)果的精度低，限制了其應(yīng)用與普及。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基于hyp3云平臺的地表形變監(jiān)測方法、介質(zhì)及電子設(shè)備，支持用戶根據(jù)自己的需求進行sar數(shù)據(jù)處理，而且形變監(jiān)測精度高。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

3、在本技術(shù)的第一方面，提供一種基于hyp3云平臺的地表形變監(jiān)測方法，所述方法包括：

4、獲取解纏圖集合；

5、通過解纏圖自動選擇獲取優(yōu)化解纏圖集合；

6、通過解纏圖誤差改正獲取改正解纏圖集合；

7、經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)反演、去除大氣誤差、去除軌道誤差和去除dem誤差，得到最終的數(shù)據(jù)處理結(jié)果，所述數(shù)據(jù)處理結(jié)果包括形變時間序列。

8、可選的，所述解纏圖自動選擇包括：

9、使用最小生成樹算法獲取一組解纏圖集合，稱為最小解纏圖集合；

10、利用相干性圖計算每幅解纏圖的平均空間相干性，并通過設(shè)置空間相干性閾值，獲得高相干解纏圖集合；

11、合并最小解纏圖集合和高相干解纏圖集合得到優(yōu)化后解纏圖，稱為優(yōu)化解纏圖集合。

12、可選的，在解纏圖誤差改正前使用基于壓縮感知的相位解纏誤差改正算法修正錯誤的像素點相位。

13、可選的，所述相位解纏誤差改正算法包括：

14、進行參考相位恢復(fù)，計算公式如下：

15、φ＝φraw+φref????(1)

16、其中φraw為原始的解纏相位，φref為解纏圖的參考相位，φ為恢復(fù)參考相位后的相位，hyp3解纏圖的參考相位通過分發(fā)的參數(shù)文件進行獲?。?/p>

17、基于壓縮感知的相位解纏誤差改正，相位解纏誤差改正是在解纏圖上利用相位閉合性質(zhì)來建立約束條件，解纏相位的時間維約束條件表示為：

18、

19、其中φα，β，γ為相干點上的相位閉合差，kα、kβ、kγ分別為α、β、γ的相位解纏誤差改正數(shù)，α、β、γ分別為時間域組成閉合環(huán)的三幅解纏圖，濾波和多視操作會破壞解纏圖的相位閉合性質(zhì)，需要對閉合相位執(zhí)行四舍五入操作，round[·]表示取整算子；

20、假設(shè)解纏圖集合中相位解纏誤差具有稀疏性，即對于一個在時間域指定的像素集合，具有相位解纏誤差的像素遠遠小于集合中元素的數(shù)量，在此假設(shè)下，使用壓縮感知來計算相位解纏誤差并恢復(fù)相位，l0優(yōu)化準則為：

21、argmin||k||0?????(3)

22、其中，k為要估計的相位解纏誤差改正數(shù)的向量，求解公式(3)問題是一個np-hard問題；為了快速求解相位解纏誤差，把公式(3)l0問題轉(zhuǎn)化為l1范數(shù)問題進行求解，約束條件如公式(2)，為l1范數(shù)的目標函數(shù)如下：

23、argmin||k||1????(4)

24、此外，d-insar數(shù)據(jù)處理中的濾波和多視步驟會打破解纏圖的時間域相位閉合性質(zhì)，即：

25、φα+φβ+φγ≠0????(5)

26、φα、φβ、φγ分別為α、β、γ的未纏繞相位；

27、公式(2)中的取整算子會導(dǎo)致約束條件錯誤，從而無法獲得可行解，因此，為整數(shù)線性規(guī)劃問題加一個松弛變量，公式(2)變?yōu)?/p>

28、

29、優(yōu)化函數(shù)變?yōu)椋?/p>

30、

31、其中ki和yi為優(yōu)化函數(shù)的目標變量，分別表示像素點上的相位解纏誤差改正數(shù)和松弛變量，wki和wyi分別為他們的權(quán)重；k為指定像素點上相位解纏誤差的向量表示為k＝[k1，...，ks]t，y表示為y＝[y1，...，ym]t，l為所有約束條件計算的閉合差的mx1向量，a為m×s的設(shè)計矩陣，b為單位矩陣，s和m分別為解纏圖的數(shù)量和約束條件的數(shù)量，需要注意的是這里需要給松弛變量yi賦值遠遠大于ki的權(quán)重；公式(7)是一個非線性整數(shù)規(guī)劃問題，通過添加松弛變量轉(zhuǎn)化為整數(shù)線性規(guī)劃問題，使用內(nèi)點法進行求解；

32、確保向量k具有稀疏性是使用l1范數(shù)替代l0范數(shù)求解壓縮感知問題的前提，即當(dāng)相位解纏誤差的數(shù)量明顯小于干涉圖的數(shù)量時，則l0問題有效地簡化為l1最小化問題，我們需要對每個像素點評估相位解纏誤差改正的結(jié)果；稀疏向量的絕對值之和表示為cost，當(dāng)cost小于給定的閾值時，通過壓縮感知獲得好的結(jié)果，公式如下：

33、

34、cost＜th???(9)

35、其中th為給定的閾值；為了滿足稀疏性的前提條件，通常th的取值為解纏圖數(shù)量的10％的值。

36、可選的，所述解纏圖集合使用同一參考點，并且解纏圖的相位都是相對于參考點的相位梯度，表示為：

37、φadj＝φcorr-φrefnew????(10)

38、其中φadj為統(tǒng)一參考基準后的解纏相位，φcorr為相位解纏誤差改正后的解纏相位，φrefnew新選參考的解纏相位。

39、可選的，所述網(wǎng)絡(luò)反演、去除大氣誤差、去除軌道誤差和去除dem誤差使用開源的mintpy軟件進行處理。

40、在本技術(shù)的第二方面提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)中存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器加載并執(zhí)行時，采用了第一方面中任一項所述的方法。

41、在本技術(shù)的第三方面提供了一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器中并能夠在處理器上運行的計算機程序，所述處理器加載并執(zhí)行計算機程序時，采用了第一方面中任一項所述的方法。

42、綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

43、本發(fā)明設(shè)計了基于hyp3云平臺產(chǎn)品的時序地表形變insar監(jiān)測技術(shù)路線。該技術(shù)路線針對相位解纏誤差大的問題，在傳統(tǒng)小基線集insar(sbas-insar)技術(shù)路線的基礎(chǔ)上添加解纏圖自動選擇與相位解纏誤差改正步驟來抑制相位解纏誤差對形變監(jiān)測結(jié)果的影響，對地表形變監(jiān)測的可靠性高。