本發明屬于gnss數據精密處理，具體涉及一種探測短波長形變的gnss成像技術方案。

背景技術：

1、垂直陸地運動是由長期過程如冰川等靜壓調整(gia)、水文負荷和構造運動等因素引起的，對垂直陸地運動的直觀分析可以直接解釋地球物理過程和地殼運動、地球內部結構和全球氣候變化的潛在原因。在過去幾十年中，許多學者使用各種測量技術，如水準測量、合成孔徑雷達干涉測量(insar)和潮位計，對固體地球的垂直運動進行了廣泛的觀測。然而，水準測量難以自動化且數據獲取困難；insar在長波長變形上有誤差，并且只對衛星到地面視線方向上的表面運動敏感，造成難以準確評估表面變形的幅度和方向；潮位計可以測量海平面變化，但無法觀測內陸地區的地殼運動。然而，gnss可以自動提供連續、高精度的坐標，gnss測站坐標時間序列的長期趨勢(速度)反映了構造運動、斷層應力累積、冰川均衡調整等現象，為地球物理學研究提供了基礎資料。

2、隨著gnss站點數量的增加和觀測范圍的擴展，利用目標研究區域內的多個gnss測站坐標時間序列，構建反映空間連續形變的gnss影像成為現實，hammond等人(2016)首次提出gnss影像方法(gim方法)，首先定義一個空間結構函數(ssf)，隨后量化站點對之間的“結構”，然后根據ssf和速度不確定性插值速度，生成反映空間連續vlm的gnss圖像，并成功用于監測美國加利福利亞和內華達州內的形變，由此gim方法衍生的gnss圖像可能出現零碎圖斑，并且存在速度峰值過度平滑的問題，導致難以檢測短波長變形和不當的地球物理解釋。husson等人(2018)利用跨維度回歸(tr)生成gnss圖像，用于研究長波長過程，如gia引起的形變，然而，對局部區域變化不敏感，無法探究短波長形變。zhou等人(2020)使用修改后的空間結構函數(ssf)的gim方法，為美國西部和中國生成了精細的gnss圖像，驗證了gnss圖像可以準確反映vlm的時空分布特征。然而，gim方法高度依賴于gnss網絡的空間密度，以構建能夠正確反映站點空間結構的ssf。此外，ssf是一個分段函數，即假設在特定方向上一定范圍內的速度變化是平滑的。這種假設在應用gim方法時不足以描述實際情況，可能導致結果中相鄰區域的速度估計出現顯著差異，形成碎片化，并可能過度平滑速度峰值。因此，基于ssf的方法存在一定的經驗性，對短波長形變的探測效果不穩定。

3、因此，本領域亟待提出實施更簡單、適用性更優的短波長形變測量方案。

技術實現思路

1、針對現有技術的缺點，本發明的目的在于提出一種利用多個gnss測站坐標時間序列，構建區域地殼垂向形變圖，以獲取小尺度、短波長形變的gnss成像技術。

2、為實現上述目的，本發明的技術方案提供一種探測短波長形變的gnss成像方法，對每個待估點先基于空間結構確定權重，然后提取垂向速度的估計值，生成gnss影像；

3、所述基于空間結構確定權重，包括首先基于delaunay三角形得到與待估點相連的已知測站，再使用高斯過程回歸得到初步權重，基于速度不確定性重新定權后得到相連的已知測站的最終權重；

4、所述提取垂向速度的估計值，包括基于與待估點相連的已知測站的最終權重，采用廣義加權中值濾波處理，提取到待估點的垂向速度估計值。

5、而且，將研究區域劃分為規則網格，每個格網點作為待估點，得到待估點集合；提取每個格網點的垂向速度估計值后繪圖生成研究區域內的地殼形變gnss影像。

6、而且，每次提取待估點集合中一個待估點的垂向速度估計值。

7、而且，通過使用高斯過程回歸得到初步權重，描述gnss網內測站對之間的空間關系。

8、而且，所述基于速度不確定性重新定權的實現方式為，基于每一個delaunay三角形頂點上測站的速度不確定性，重新對頂點進行定權。

9、而且，通過基于速度不確定性對已知測站重新定權，將離散的速度場轉換為連續的速度場。

10、而且，所述采用廣義加權中值濾波處理的實現方式為，將已知測站點的垂向速度值作為樣本，將權重的正負性轉移到樣本上，所得結果稱為符號樣本，將符號樣本及對應的絕對值權重輸入廣義加權中值濾波器，輸出待估點的垂向速度估計值。

11、另一方面，本發明還提供一種電子設備，包括存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述處理器執行所述程序時實現如上所述測短波長形變的gnss成像方法。

12、另一方面，本發明還提供一種非暫態計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時實現如上所述測短波長形變的gnss成像方法。

13、另一方面，本發明還提供一種計算機程序產品，包括計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時實現如上所述測短波長形變的gnss成像方法。

14、本發明針對gnss影像由于gnss網稀疏造成的碎片化和過度平滑速度峰值等問題，提出一種考慮速度不確定性的高斯過程回歸(gpr-vu)方法，利用協方差矩陣構建已知點和未知點之間的空間結構，擺脫傳統gim方法中ssf構建的經驗性，推斷出具有概率優勢的后驗速度估計，并以此為基礎，生成研究區域內的地殼形變gnss圖像，實現在地質復雜和構造活動強烈的地區短波長形變的探測。

15、本發明方案實施簡單方便，實用性強，解決了相關技術存在的實用性低及實際應用不便的問題，能夠提高用戶體驗，具有重要的市場價值。

技術特征：

1.一種探測短波長形變的gnss成像方法，其特征在于：對每個待估點先基于空間結構確定權重，然后提取垂向速度的估計值，生成gnss影像；

2.根據權利要求1所述探測短波長形變的gnss成像方法，其特征在于：將研究區域劃分為規則網格，每個格網點作為待估點，得到待估點集合；提取每個格網點的垂向速度估計值后繪圖生成研究區域內的地殼形變gnss影像。

3.根據權利要求2所述探測短波長形變的gnss成像方法，其特征在于：每次提取待估點集合中一個待估點的垂向速度估計值。

4.根據權利要求1所述探測短波長形變的gnss成像方法，其特征在于：通過使用高斯過程回歸得到初步權重，描述gnss網內測站對之間的空間關系。

5.根據權利要求1所述探測短波長形變的gnss成像方法，其特征在于：所述基于速度不確定性重新定權的實現方式為，基于每一個delaunay三角形頂點上測站的速度不確定性，重新對頂點進行定權。

6.根據權利要求1所述探測短波長形變的gnss成像方法，其特征在于：通過基于速度不確定性對已知測站重新定權，將離散的速度場轉換為連續的速度場。

7.根據權利要求1所述探測短波長形變的gnss成像方法，其特征在于：所述采用廣義加權中值濾波處理的實現方式為，將已知測站點的垂向速度值作為樣本，將權重的正負性轉移到樣本上，所得結果稱為符號樣本，將符號樣本及對應的絕對值權重輸入廣義加權中值濾波器，輸出待估點的垂向速度估計值。

8.一種電子設備，包括存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機程序，其特征在于：所述處理器執行所述程序時實現如權利要求1至7任一項所述探測短波長形變的gnss成像方法。

9.一種非暫態計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于：所述計算機程序被處理器執行時實現如權利要求1至7任一項所述探測短波長形變的gnss成像方法。

10.一種計算機程序產品，包括計算機程序，其特征在于：所述計算機程序被處理器執行時實現如權利要求1至7任一項所述探測短波長形變的gnss成像方法。

技術總結
本發明提供一種探測短波長形變的GNSS成像方法及設備，對每個待估點先基于空間結構確定權重，然后提取垂向速度的估計值，生成GNSS影像；所述基于空間結構確定權重，包括首先基于Delaunay三角形得到與待估點相連的已知測站，再使用高斯過程回歸得到初步權重，基于速度不確定性重新定權后得到相連的已知測站的最終權重；所述提取垂向速度的估計值，包括基于與待估點相連的已知測站的最終權重，采用廣義加權中值濾波處理，提取到待估點的垂向速度估計值。本發明提出一種考慮速度不確定性的高斯過程回歸GPR?VU方案，利用協方差矩陣構建已知點和未知點之間的空間結構，生成研究區域內的地殼形變GNSS圖像，實現在地質復雜和構造活動強烈的地區短波長形變的探測。

技術研發人員：周曉慧,丁杰,陳華,陳渠森
受保護的技術使用者：武漢大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28