專利名稱：礦區(qū)地表開采沉陷合成孔徑雷達干涉測量的監(jiān)測及解算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種礦區(qū)地表開采沉陷的監(jiān)測及解算方法，尤其涉及一種礦區(qū)地表開采沉陷合成孔徑雷達干涉測量的監(jiān)測及解算方法。
背景技術(shù)：
合成孔徑雷達干涉測量技術(shù)作為獨具光學(xué)遙感所不能比擬的全天候、可視范圍大、軌道穩(wěn)定、高精度的大地測量技術(shù)，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，一直是國內(nèi)外的熱門研究學(xué)科。隨著天基雷達系統(tǒng)不斷的更新，SAR數(shù)據(jù)的極大豐富，該技術(shù)獲得了前所未有的發(fā)展和應(yīng)用。合成孔徑雷達干涉測量技術(shù)英文表示為:InSAR, Interferometric SyntheticAperture Radar。DInSAR (Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar)中的“二軌差分”方法是以同一地區(qū)的兩幅SAR圖像為基本處理數(shù)據(jù)，通過求取兩幅SAR圖像的相位差，獲取干涉圖像，借助外部DEM (Digital Elevation Model)去除地形相位,獲取地表形變信息的一種空間對地觀測新技術(shù)。DInSAR在火山監(jiān)測、地面沉降、地震形變場獲取、滑坡監(jiān)測等領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用潛能。在重復(fù)軌道情況下，如果兩幅影像獲取時間間隔內(nèi)發(fā)生了地表形變移動，那么兩幅影像所形成的干涉條紋中主要包含以下相位信息(

圖1):
權(quán)利要求
1.種礦區(qū)地表開采沉陷合成孔徑雷達干涉測量的監(jiān)測及解算方法，其特征在于， 包括以下步驟: 1)生成干涉圖:該步驟包括InSAR影像的選取、格式轉(zhuǎn)換、影像的配準(zhǔn)、預(yù)濾波、生成干涉圖，從而得到監(jiān)測地區(qū)的干涉相位圖；配準(zhǔn)過程為:經(jīng)過軌道粗配準(zhǔn)，像元級、亞像元級精配準(zhǔn)，解算副影像相對于主影像的偏移量，并進行多項式擬合，根據(jù)多項式擬合系數(shù)完成對副影像的重采樣；干涉過程為:將主影像和重采樣后的副影像對應(yīng)像元共軛相乘，得到干涉條紋圖； 2)解算形變相位:該步驟包括借助精密軌道數(shù)據(jù)、外部DEM，消除干涉相位中的平地效應(yīng)、軌道誤差、地形相位，對剩余相位進行濾波后，得到只包含有地表形變信息的相位值； 干涉影像中包含以下相位信息:
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的礦區(qū)地表開采沉陷合成孔徑雷達干涉測量的監(jiān)測及解算方法，其特征在于:所述的步驟4)中在影像上選取下沉點時，不能完全將常規(guī)InSAR得到的形變量作為最終的礦區(qū)地表下沉量，其中含有大量的相位解纏錯誤，應(yīng)根據(jù)相干性來選取部分下沉盆地邊緣的點位作為影像上可靠的下沉點。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的礦區(qū)地表開采沉陷合成孔徑雷達干涉測量的監(jiān)測及解算方法，其特征在于:所述的步驟5)中，在進行求解概率積分法參數(shù)時，將少量地表觀測站實測數(shù)據(jù)與InSAR技術(shù)解算的點位下沉量相結(jié)合，利用遺傳優(yōu)化算法，經(jīng)過交叉、變異等步驟，不斷循環(huán)迭代解算出最終的概率積分法參數(shù)；提供概率積分法預(yù)計參數(shù)的范圍，生成一組初始“染色體”種群，并預(yù)計地表實測點位對應(yīng)的下沉量；利用InSAR解算的地表下沉量和少量地表實測點作為基準(zhǔn)，比較實測值與預(yù)計值建立適應(yīng)度函數(shù)；按適者生存的原則，即依據(jù)適應(yīng)度函數(shù)計算其適應(yīng)度，從中選擇出較適應(yīng)環(huán)境的“染色體”進行交叉、變異從而產(chǎn)生更適應(yīng)環(huán)境的新一代“染色體”群，即概率積分法參數(shù)；經(jīng)過不斷迭代進化，最后收斂并獲取一個最適應(yīng)環(huán)境的“染色體”，該種群即為最優(yōu)的概率積分法參數(shù)。
4.據(jù)權(quán)利要求1所述的礦區(qū)地表開采沉陷合成孔徑雷達干涉測量的監(jiān)測及解算方法，其特征在于:所述的步驟6)中解算地表下沉盆地時，采用了現(xiàn)時應(yīng)用最為廣泛，最為完善的開采沉陷預(yù)計理論，根據(jù)概率積分法模型來解算地下開采而引起地表任意點(X，y)的下沉值:
全文摘要
一種礦區(qū)地表開采沉陷合成孔徑雷達干涉測量的監(jiān)測及解算方法，屬于礦區(qū)地表開采沉陷的監(jiān)測及解算方法。該方法對InSAR數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)換、配準(zhǔn)、預(yù)濾波、干涉，得到InSAR干涉相位；借助精密軌道數(shù)據(jù)、外部DEM，消除干涉相位中的平地效應(yīng)、地形相位、軌道誤差，對剩余相位進行濾波后，得到只包含有地表形變信息的相位值；在大形變梯度條件下，通過相位解纏獲取開采沉陷盆地邊緣的下沉量，將其同少量地面實測數(shù)據(jù)相融合，采用遺傳算法反演該下沉盆地的概率積分法參數(shù)；利用得到的概率積分法參數(shù)和地質(zhì)采礦資料聯(lián)合解算整個地表下沉盆地任意點的下沉值，從而生成礦區(qū)開采沉陷變形場。具有監(jiān)測精度高、范圍大，實現(xiàn)操作過程簡單，費用低，技術(shù)含量大的優(yōu)點。
文檔編號G01S13/90GK103091676SQ20131002352
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月22日
發(fā)明者范洪冬, 鄧喀中, 薛繼群, 陳炳乾, 程丹 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)