[發明專利]一種顧及移動規律的礦區地表三維動態形變估計方法、裝置及存儲介質

有效

• 申請號: 202010589927.9
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111650587B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 楊澤發;王躍東;李志偉;吳立新;朱建軍
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01S13/88
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 龔燕妮

1.一種顧及移動規律的礦區地表三維動態形變估計方法，其特征在于：包括如下步驟：

S1：獲取待監測礦區的多時相InSAR干涉對，并基于多時相InSAR干涉對得到待監測礦區地表沿雷達視線向的多時相DInSAR形變監測結果；

S2：基于DInSAR中所用的DEM坐標系統為參考，將S1得到的所有多時相DInSAR形變監測結果進行地理編碼，得到空間坐標系統一致的多時相LOS向形變d_LOS；

S3：基于單個DInSAR干涉對LOS向形變d_los與地表沿垂直、東西和南北方向的三維形變U、E、N之間的投影轉換關系和礦區地表水平移動與對應方向的沉降梯度之間的線性比例關系函數模型，構建多時相LOS向形變d_LOS與多時相垂直形變U_M之間的幾何映射模型，并將多時相LOS向形變d_LOS轉換得到礦區地表多時相垂直沉降U_M；

S4：根據礦區地下開采導致的地表形變的線性疊加原理以及單工作面開采地表動態沉降擬合函數，構建礦區多工作面重復采動情況下的地表動態沉降模型；

S5：將S3得到的礦區地表多時相垂直沉降U_M及其對應的干涉對影像獲取時間T_M組成擬合數據集，基于S4構建的地表動態沉降模型，利用參數估計智能算法對地表各待監測點進行地表動態沉降模型參數擬合，得到礦區地表各待監測點對應的動態沉降模型參數值，進而獲得礦區地表動態沉降；

S6：根據礦區地表水平移動與對應方向的沉降梯度之間的線性比例關系函數模型和S5計算得到的礦區地表動態沉降，構建礦區地表沿東西和南北方向的動態二維水平位移求解模型，得到礦區地表動態二維水平位移；

所述單個DInSAR干涉對LOS向形變d_los與地表真實三維形變U、E、N之間的投影轉換關系為：

d_los＝U·cosθ-[E·sin(α-3π/2)+N·cos(α-3π/2)]·sinθ

其中，θ和α分別表示SAR監測平臺的雷達入射角和飛行方位角；

所述礦區地表水平移動與對應方向的沉降梯度之間的線性比例關系函數模型為：

i＝1，2，…，R_max-1；j＝1，2，…，C_max-1

其中，U(i，j)、E(i，j)和N(i，j)分別表示礦區地表待監測點(i，j)位置處在垂直、東西和南北向的形變分量，R_max和C_max表示影像的最大行和列數，b和r分別為礦區地表形變的水平移動系數和主要影響半徑，ΔE和ΔN表示地理編碼后的礦區地表形變監測數據中像元沿東西和南北方向的空間分辨率；

所述多時相LOS向形變d_LOS與礦區地表多時相垂直沉降U_M之間的幾何映射模型為：

其中，U_M(i，j)表示礦區地表待監測點(i，j)位置處的多時相垂直沉降值，b和r分別為礦區地表形變的水平移動系數和主要影響半徑，ΔE和ΔN表示地理編碼后的礦區地表形變監測數據中像元沿東西和南北方向的空間分辨率，θ和α分別表示SAR監測平臺的雷達入射角和飛行方位角。

2.根據權利要求1所述方法，其特征在于：所述S4中的礦區多工作面重復采動情況下的地表動態沉降模型為：

其中，U(i，j，t)表示礦區地表待監測點(i，j)位置處在t時刻的地表動態沉降；f^l(i，j，t)表示在礦區地表待監測點(i，j)位置處采用的第l個已有的單工作面開采地表動態沉降擬合函數，為Knothe、Weibull、Logistic和Richards函數中的一種；K為對待監測點進行模型擬合所需函數個數，K的最大值為K_max，K_max≤5。