[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

本發明公開了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，獲得待監測礦區地表沿雷達視線向的多時相形變監測值；將多時相一維雷達視線向形變轉換為垂直沉降；利用一種新型礦區地表動態沉降模型和與其對應的參數估計智能算法對多時相垂直沉降進行擬合解算，得到礦區地表各點對應的動態沉降模型參數值，既而得到礦區地表動態沉降；基于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解算得到的礦區地表動態沉降，對礦區地表動態二維水平位移建模并求解。所提出的礦區地表動態三維形變模型，不僅能夠對礦區地下單工作面開采導致的地表形變進行準確預計，而且對于多工作面重復采動導致的地表形變同樣具有良好的擬合效果。

技術領域

本發明屬于InSAR領域，特別涉及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。

背景技術

對礦區地表動態三維形變進行監測和預計，對于掌握礦區形變機理和進行地質災害防治與評估具有重要意義。合成孔徑雷達干涉測量(Interferometric SyntheticAperture Radar，InSAR)技術以其無接觸、高精度、高空間分辨率以及不受云雨天氣影響等獨特優勢在礦區地表形變監測中發揮著越來越重要的作用。但是，由于目前星載SAR傳感器數量、監測目標優先級等的限制，對于特定礦區而言，在一定時間段內覆蓋其地表的SAR數據往往是有限的。這導致InSAR技術得到的礦區地表形變監測數據僅僅是某些特定時刻的稀疏結果，其時間分辨率往往受到較大限制，從而不足以對礦區地表真實動態形變進行有效反應。而且SAR傳感器側視成像的幾何機制，也使得其得到的監測數據僅是地表真實三維形變在雷達視線向的一維投影。這同樣大大限制了其在礦區地表形變監測中的作用和監測精度。因此，發展一種基于InSAR的礦區地表三維動態形變監測技術迫在眉睫。然而，目前為止，該方面的研究很少有人涉足。

鑒于礦區地表水平移動與對應方向的垂直沉降梯度之間存在線性比例關系，之前提出“一種利用單個InSAR干涉對獲取礦區地表三維形變場的方法”(專利號：CN201210440875)。但該方法只能對組成單個干涉對的兩景SAR影像期間的地表形變進行反演，而無法用于礦區地表動態三維形變反演。此外，礦區地表形變遵循線性疊加原理。該理論已經廣泛應用于概率積分法(一種礦區地表形變擬合預計通用方法)等礦區形變預計理論中。對于單/多工作面開采，其本質上都是地下物質損失后使得周邊巖層原始應力平衡狀態破壞，從而導致開采工作面上覆巖層及其地表發生移動變形。上述理論在單工作面開采導致的地表單時段或時序形變中雖已有應用，但是在礦區動態三維形變研究以及多工作面重復采動形變研究中的應用仍然很少。

發明內容

本發明的目的是提供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，該方法基于礦區開采巖層移動變形機理，利用監測得到的沿SAR傳感器雷達視線向的一維多時相形變監測數據，建立其與礦區地表多時相垂直沉降之間的投影轉換關系函數模型，并利用一種新型礦區地表動態沉降模型以及與其配套的參數估計智能算法對礦區地表各點進行動態沉降擬合預計，得到礦區地表動態沉降后，利用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，構建礦區地表二維水平移動估計方程。

本發明不僅能夠對礦區地下單工作面開采導致的地表變形進行準確預計，而且對于多工作面重復采動導致的地表變形同樣具有良好的擬合效果?；谒岢龅膮倒烙嬛悄芩惴ǎ景l明可以對復雜地質采礦條件下的礦區地表動態三維形變進行準確估計；突破已有方法在多工作面重復采動沉陷預計中的不適用性以及無法解算動態三維形變的限制；拓展了InSAR技術在礦區形變監測中應用前景的同時，為礦區形變監測與解譯、地質災害預計、評估和治理等提供了一種有效的手段。

本發明的提供的技術方案如下：

一方面，一種顧及移動規律的礦區地表三維動態形變估計方法，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(Line-of-Sight，LOS)向的多時相DInSAR形變監測結果；