惠州市地势总体北高南低，地貌类型复杂多样，有山地、丘陵、台地、平原和湖泊，北部多为山地和高丘陵，南部则为平原和台地。构成惠州市各类地貌的基岩岩石以花岗岩最为普遍，砂岩和变质岩也较多，此外局部还有红色岩系地貌，沿海沿河地区多优质沙滩及复杂形态的珊瑚礁，地质构造多为第四纪沉积层。这些不同的地貌类型及地质构造导致惠州市地表沉降变化复杂，尤其是连续性地表沉降可以发展为一种严重的地质灾害，能持续对道路、房屋建筑、地下管线等造成破坏。尤其位于珠江三角洲平原区的惠州市是广东省经济发达地区之一，人口稠密，经济繁荣，但近几年出现的地面沉降给当地公路、桥梁、水利设施、地下管网设施等造成了不同程度的破坏。如图1所示。

图1 惠州市辖区分布图
Fig.1 Distribution map of Huizhou City

StaMPS技术是基于统计方法筛选PS点，利用三维解缠算法，首先在时间上计算每个PS点的相位差异，然后设置参考点用最小二乘法在空间上进行解缠。对于空间相关误差去除，利用相位解缠使PS点的相位值恢复到绝对值，但同时除了包含形变相位，也包含了大气相位、卫星轨道误差、DEM残差相位、随机噪声相位，而这些相位在时间上是不相关的，采用时间域上的高通滤波分离出形变相位，并用空间域上的高通滤波分离出辅影像的大气相位和轨道误差。其具体算法流程如下:

(1)在N幅影像中选取1幅作为主影像，其余影像均与主影像配准，并进行辐射定标，将副影像的几何信息和幅度信息与主影像匹配。

(2)作干涉及差分处理，差分主要去除平地相位，并利用外部DEM去除地形相位，得到N-1幅干涉图和差分干涉图。

(3)利用M幅影像的幅度信息，设置阈值，进行PS点的选取。

(4)进行相位解缠，PSInSAR较为常用的空间域解缠方法为稀疏格网解缠。估计相邻PS点的缠绕相位梯度，对梯度进行积分，空间搜索，进行解缠。

(5)计算相应的形变量、DEM误差，并从残差相位中分离大气扰动和非线性形变量。

(6)得到各个分量之后，进行后处理工作，如克里金插值，最终得到整个实验区的形变场。

StaMPS中三维解缠分别体现在空间(二维)和时间(一维)上，基于最小化L-P范框架，将相位解缠看做最优化问题，找到目标函数的最小值，从而获取解缠后的相位值。目标函数为:

(1)

式(1)中，ΔΦ为解缠相位梯度，Δψ为缠绕相位梯度，x和y分别表示二维的两个方向，z表示第三维方向，i和j表示点坐标，w表示权重。和传统L-P范分布不同之处在于，Hooper在StaMPS加入了第三维度的相位梯度信息，通常为时间序列信息。这里，参数P决定如何处理ΔΦ和Δψ的差值关系，当P=0时，若仅考虑二维信息，上式为类似枝切解缠算法的L-0范数目标函数；当P=2时，即为最小二乘解缠算法。在解缠完成并去除空间不相关的误差后，构建观测方程，加入最小二乘准则，求取线性形、主影像的大气延迟和轨道误差以及空间相关的DEM误差。

参数估值及协方差阵可以解得:

惠州市覆盖范围跨度较大，若在不做多视的情况下整体处理，对内存的要求很高且时间效率低。本文对原始影像裁剪分为龙门县、博罗县、惠城、惠阳区和惠东县分别进行处理。每个区域的控制点选取稳定的水准点作为参考，惠州市整体形变速率图根据各区域的形变结果进行拼接，选取了龙门277 092、博罗974 064、惠城794 967、惠阳1 001 252、惠东487 997个PS点，获取其形变结果。试验发现:2015年12月至2018年2月期间，惠州市地表平均形变速率整体形变较小，大部分区域在-3~3 mm/y之间，龙门县南部地区和博罗县城区有部分下沉(红圈范围)，最大形变速率达到-12 mm/y(如图5所示)。惠城、惠阳区及惠东县近海域有部分地区出现轻微的抬升，但不超过3 mm/y(蓝圈范围)。由于C波段数据在多植被覆盖区相干性较差，惠东县东部选点较少，城区部分地形较稳定，基本无形变趋势，山区有部分地区存在沉降。博罗县和惠阳区稳定性较差，相对沉降速率较高；惠东县近海域地区以及惠城区有少量抬升情况，如图6所示。

图5 惠州区域平均形变速率
Fig.5 The average deformation rate of Huizhou

图6 惠州市形变速率
Fig.6 The deformation rate of Huizhou

2015年12月至2018年2月期间，惠州市地表整体形变趋势随时间变化总体较稳定。累积沉降量(年平均形变速率与监测期乘积)最大为-24 mm，抬升量最大为8 mm，如图7所示。

图7 惠州市时序形变速率图(部分)
Fig.7 The time series deformation rate diagram of Huizhou City (part)

(1)利用StaMPS技术对惠州市地表沉降进行分区监测，获得了沉降速率、时序累计沉降值。根据监测结果，龙门县南部地区和博罗县城区有部分下沉情况，最大形变速率达到-12 mm/y，应该予以重视。博罗县最大累积形变量量达-24 mm、惠阳区北部万里工业区附件形变速率达到-6 mm/y，稳定性较差，相对沉降速率较高，对于这些地区的地表状况应予以关注；惠东县近海域地区以及惠城区速率最大达到4 mm/y有少量抬升情况。

(2)重点监测惠州市整体地表时序沉降，并分析整个目标区内的沉降时空特征及变化，对惠州市地表沉降做出预判，反映地表形变的动态变化信息，为城市地表沉降防治提供依据。为惠州市经济社会发展提供科学可靠的地理国情信息服务。

(3)本项目使用的SAR卫星影像较为单一，主要是Sentinel-1A的C波段数据，没有使用不同卫星对具有不同地表特征的区域分别进行形变监测分析比较。Sentinel-1A数据介于X波段和L波段之间，虽然均衡性较好，但是在城区监测方面不如X波段数据；另一方面，惠州市龙门县和惠东县地貌多变，植被覆盖范围较广，C波段数据失相干严重，造成了选点过少因此无法有效监测的问题。建议对城区采用X波段数据，对山区采用L波段数据能更加有效精确地反演地表形变特征。

(4)本项目主要使用的StaMPS的技术，该技术在选点和解缠方面优势较大，但是StaMPS技术是以线性模型求解形变相位和沉降速率，若实际形变并不是以线性模型沉降，这会导致StaMPS技术得出的沉降值偏小。建议在选点和解缠方面可以利用该技术，后续的解算可以考虑与其他时序技术联合处理。