海岸带InSAR形变监测的海潮负荷影响估计方法及应用研究

As one kind of non-tectonic deformation signal, ocean tidal loading (hereinafter referred to as OTL) can introduce milimetre level to the centimetre level of deformation gradient in differential interferograms over coastal zone, which will significantly reduce the accuracy and reliability of large-scale deformation monitoring application with InSAR. However, most coastal InSAR studies did not consider the impacts of the OTL. At present, there are still limitations in the estimation and correction of InSAR OTL effects, and it is not yet decided whether ocean tide models are suitable and to what extent the OTL effects can be estimated. The main research contents of this project include: (1) Evaluating the impacts of the OTL on InSAR coastal deformation monitoring as well as the performance of multi-source ocean tide models in China; (2) Developing the quantitative estimation and correction methods of the OTL based on the ocean tide models; (3) Determining the vertical land deformation of coastal zone with InSAR time series analysis after correction of the OTL effects. This project will help improving the accuracy of the long-term slow coastal deformation monitoring with InSAR technology (especially for the wide-swath mode), in addition to providing technical support in order to determine the vertical land deformation and reveal the land subsidence mechanism of estuarine coastal zone, and better understanding the spatial distribution and driving force of the coastal deformation, as well as the influence of relative sea level rise and so on.

海潮负荷在海岸带差分干涉测量中会引入mm级至cm级的形变梯度，此类非构造信号会显著降低海岸带InSAR大范围形变监测的精度与可靠性，而多数海岸带InSAR研究并未考虑海潮负荷的影响。目前，InSAR海潮负荷效应估计与改正研究仍存在一定局限性，现有海潮模型能否适用于、在多大程度上估计海岸带InSAR海潮负荷效应尚没有定论。本项目主要研究内容包括：(1)评估海潮负荷对海岸带InSAR形变监测的影响及多源海潮模型在中国地区的性能表现；(2)开发基于海潮模型的InSAR海潮负荷影响定量估计与改正方法；(3)基于海潮负荷效应改正的时序InSAR技术应用于海岸带地表垂向形变的确定。本项目有助于改进InSAR技术监测海岸带长期缓慢地表形变的精度，为确定海岸带地表垂直形变、揭示河口地面沉降机制等提供方法支撑，进而更好地认识和理解海岸带形变空间分布与驱动力、相对海平面上升的影响等。

海潮负荷会显著降低海岸带InSAR大范围形变监测的精度与可靠性，而多数海岸带InSAR研究并未考虑海潮负荷的影响。本项目主要研究内容包括：(1)评估了海潮负荷对海岸带InSAR形变监测的影响；（2）提出了InSAR形变监测的海潮负荷影响估计与校正方法；(3)开展了河口海岸带地表垂向形变确定、高精度DEM提取与相对海平面上升淹没脆弱性分析。本项目重要结果包括：（1）提出了InSAR海潮负荷校正方法、海岸带大坝稳定性监测与淹没脆弱性评估方法、系统，用于揭示黄河三角洲地面沉降过程及主要驱动因素，有助于大范围mm级海岸带地面沉降监测、精确测定相对海平面上升；（2）提出了高精度、高分辨率海岸带DEM生成方法，探讨了胶州湾、黄河大堤未来百年海岸带淹没脆弱性，得到的DEM数据性能指标显著优于全球DEM产品，空间分辨率由12m提升至4m，精度由4m提升至0.5m；（3）提出了融合多源遥感的海岸线提取方法、湿地协同分类方法，用于揭示近40年海岸线时空变化特征及驱动因素，探讨了河口三角洲多源InSAR相干性变化特征及在辅助湿地分类方面的贡献，可用于精确测定年际-年代际河口湿地沉积地貌、生态环境变化过程。本项目可推广应用至全球海岸带地表形变监测、地形获取与相对海平面上升相关的脆弱性分析等方面，可以为确定海岸带地表垂直形变、揭示河口地面沉降机制、分析未来淹没情景等方面提供方法与数据支撑，促进对海岸带形变空间分布与驱动力、海平面上升的影响等的认识和理解。