[發(fā)明專利]一種基于多源數(shù)據(jù)的礦山沉陷監(jiān)測(cè)預(yù)警方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210479746.6
• 申請(qǐng)日: 2012-11-23
• 公開（公告）號(hào): CN102938095A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龍四春;楊光銳;彭強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04;G06Q50/02
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務(wù)所 43108
• 代理人: 顏昌偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種礦山沉陷監(jiān)測(cè)預(yù)警方法，尤其是涉及一種基于多源數(shù)據(jù)的礦山沉陷監(jiān)測(cè)預(yù)警方法。

背景技術(shù)

在我國(guó)快速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，煤炭是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主要能源。在煤炭開采過程中，地表原始應(yīng)力狀態(tài)遭到破壞而導(dǎo)致應(yīng)力重新分布，從而達(dá)到新的平衡狀態(tài)。在此過程中，巖體產(chǎn)生下沉、變形、移動(dòng)，向上波及地表，形成地表移動(dòng)盆地，從而對(duì)地表建筑物、鐵路、水系、農(nóng)田等生產(chǎn)生活設(shè)施造成破壞，嚴(yán)重影響礦區(qū)及周圍人民的生產(chǎn)生活。現(xiàn)有的水準(zhǔn)、GPS礦山沉陷監(jiān)測(cè)方法具有如下缺陷：1）采用布網(wǎng)觀測(cè)的方法，勞動(dòng)強(qiáng)度大，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)成本高；2）采用離散點(diǎn)監(jiān)測(cè)方法，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分辨率低，難以滿足監(jiān)測(cè)需求；3）在深山峽谷或城市建筑物密集的地區(qū)，水準(zhǔn)測(cè)量難度很大，GPS接收天線受到阻擋，使得作用的GPS衛(wèi)星數(shù)量少，導(dǎo)致GPS定位精度大大降低，難以滿足形變觀測(cè)精度要求。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種觀測(cè)系統(tǒng)成本低，且能大面積精確地監(jiān)測(cè)礦山三維沉陷狀況，并且能對(duì)礦山沉陷、滑動(dòng)、建筑物傾斜進(jìn)行預(yù)警與分析。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案包括以下步驟：

1）在礦區(qū)對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行布控，并且定期進(jìn)行觀測(cè)，獲得監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水準(zhǔn)高程數(shù)據(jù)和GPS水平位置數(shù)據(jù)；

2）利用Matlab軟件對(duì)離散的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行插值處理構(gòu)建DEM；

3）對(duì)該礦區(qū)的合成孔徑雷達(dá)干涉影像與構(gòu)建的DEM進(jìn)行二軌差分干涉處理，得到礦區(qū)地表面狀形變監(jiān)測(cè)結(jié)果；

4）利用GPS與水準(zhǔn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分別修正礦區(qū)地表形變水平與垂直監(jiān)測(cè)結(jié)果，得到高精度三維形變監(jiān)測(cè)圖；

5）建立GIS數(shù)據(jù)庫(kù)，將各種測(cè)量數(shù)據(jù)及處理后的數(shù)據(jù)，結(jié)合礦區(qū)的生產(chǎn)生活資料分別建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)及屬性數(shù)據(jù)庫(kù)；

6）將多期的測(cè)量數(shù)據(jù)和合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量獲取的數(shù)據(jù)重復(fù)步驟(2）至(4），直至得到礦區(qū)三維時(shí)間序列形變圖；

7）對(duì)礦區(qū)三維時(shí)間序列形變圖進(jìn)行三維顯示，使之具備能輸出任一點(diǎn)的剖面曲線圖、等值線圖或三維沉降圖；

8）分析最終的三維時(shí)間序列地表形變監(jiān)測(cè)結(jié)果，并根據(jù)設(shè)定的沉降、水平、傾斜、變形曲率閾值，將變形結(jié)果大于閾值的點(diǎn)視為危險(xiǎn)點(diǎn)，確定危險(xiǎn)點(diǎn)位置并進(jìn)行預(yù)警。

本發(fā)明的技術(shù)效果在于：本發(fā)明將水準(zhǔn)、GPS和SAR技術(shù)有機(jī)結(jié)合，利用GPS修正了InSAR本身難以得到的水平移動(dòng)變形精度，且充分利用InSAR與GPS的互補(bǔ)性，實(shí)現(xiàn)GPS高時(shí)間分辨率和InSAR高空間分辨率的有機(jī)統(tǒng)一，同時(shí)，采用高精度水準(zhǔn)數(shù)據(jù)修正InSAR監(jiān)測(cè)結(jié)果，使得礦區(qū)三維形變監(jiān)測(cè)結(jié)果精確性大大提高；本發(fā)明采用數(shù)據(jù)融合的監(jiān)測(cè)方法，監(jiān)測(cè)精度高；并可以獲得各種沉降、水平移動(dòng)、傾斜、曲率變形等的專題地圖，能直觀的顯示礦山沉陷三維效果，能進(jìn)行預(yù)警與緩沖區(qū)顯示與分析，為礦區(qū)生產(chǎn)生活提供更有效的輔助安全管理與決策。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

本發(fā)明的步驟如下：

1）水準(zhǔn)數(shù)據(jù)和GPS數(shù)據(jù)的獲取。在礦區(qū)對(duì)布設(shè)穩(wěn)定基準(zhǔn)點(diǎn)與形變監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并且定期進(jìn)行觀測(cè)，獲得定期的水準(zhǔn)數(shù)據(jù)和GPS數(shù)據(jù)，并測(cè)量礦區(qū)地形圖。

2）利用Matlab軟件對(duì)離散的測(cè)量點(diǎn)內(nèi)插生成光滑DEM表面。

3）礦區(qū)形變圖的獲取。對(duì)該礦區(qū)的SAR影像與生成的連續(xù)DEM采用二軌法進(jìn)行處理，選取合適的干涉數(shù)據(jù)集，干涉影像對(duì)配準(zhǔn)，干涉像對(duì)共軛相乘生成干涉圖，去平地效應(yīng)，干涉條紋濾波，相位解纏，形變圖生成，將形變圖投影到地理坐標(biāo)系中，獲得最終的礦區(qū)形變圖。

4）利用GPS與水準(zhǔn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分別修正礦區(qū)地表形變水平與垂直監(jiān)測(cè)結(jié)果，得到高精度三維形變監(jiān)測(cè)圖。

5）GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的建立。將各種測(cè)量數(shù)據(jù)及處理后的數(shù)據(jù)，結(jié)合礦區(qū)的生產(chǎn)生活資料分別建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)及屬性數(shù)據(jù)庫(kù)。

6）將多期的測(cè)量數(shù)據(jù)和合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量獲取的數(shù)據(jù)重復(fù)步驟2）、步驟3）及步驟4），直至得到礦區(qū)三維時(shí)間序列形變圖；

7）對(duì)礦區(qū)三維時(shí)間序列形變圖進(jìn)行三維顯示，使之具備能輸出任一點(diǎn)的剖面曲線圖、等值線圖或三維沉降圖；

8）分析最終的三維時(shí)間序列地表形變監(jiān)測(cè)結(jié)果，并根據(jù)設(shè)定的沉降、水平、傾斜、變形曲率閾值，將變形結(jié)果大于閾值的點(diǎn)視為危險(xiǎn)點(diǎn)，確定危險(xiǎn)點(diǎn)位置并進(jìn)行預(yù)警。