[發(fā)明專利]一種UAV與InSAR融合監(jiān)測(cè)礦區(qū)動(dòng)態(tài)沉陷盆地的方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011164966.0
• 申請(qǐng)日: 2020-10-27
• 公開（公告）號(hào): CN112577470B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周大偉;王曉鵬;王玲;安魚飛;李亮;王紅濤;楊斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué);中煤航測(cè)遙感集團(tuán)有限公司;寧夏回族自治區(qū)地球物理地球化學(xué)勘查院
• 主分類號(hào): G01C11/00
• 分類號(hào): G01C11/00;G01S13/86;G01S13/90;G06T5/50
• 代理公司: 北京天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11386
• 代理人: 龐許倩

本發(fā)明涉及一種UAV與InSAR融合監(jiān)測(cè)礦區(qū)動(dòng)態(tài)沉陷盆地的方法和系統(tǒng)，屬于礦區(qū)開采沉陷監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。方法包括如下步驟：分別利用UAV和InSAR獲得被監(jiān)測(cè)區(qū)域的UAV沉陷盆地圖像和InSAR沉陷盆地圖像；獲取所述UAV沉陷盆地圖像和InSAR沉陷盆地圖像的融合邊界線；其中兩兩比較UAV沉陷盆地圖像的下沉等值線和InSAR沉陷盆地圖像的下沉等值線，以最接近的兩條下沉等值線作為所述融合邊界線；基于所述融合邊界線，進(jìn)行UAV沉陷盆地圖像和InSAR沉陷盆地圖像融合，獲得完整的高精度沉陷盆地圖像。實(shí)現(xiàn)了將UAV與InSAR融合監(jiān)測(cè)礦區(qū)動(dòng)態(tài)沉陷盆地，從而獲得完整的精度高的沉陷盆地的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及礦區(qū)開采沉陷監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種UAV與InSAR融合監(jiān)測(cè)礦區(qū)動(dòng)態(tài)沉陷盆地的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

快速、準(zhǔn)確、全面地監(jiān)測(cè)礦區(qū)沉陷，對(duì)合理指導(dǎo)煤炭資源開采活動(dòng)、預(yù)防開采沉陷災(zāi)害以及保護(hù)生態(tài)環(huán)境不受破壞具有重要意義。而傳統(tǒng)的地表沉陷監(jiān)測(cè)技術(shù)存在工作周期長(zhǎng)，工作量大、工作成本高的問題。

InSAR(Interferometry Synthetic Aperture Radar，合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量),是利用微波合成孔徑雷達(dá)圖像數(shù)據(jù)對(duì)地表重復(fù)觀測(cè)形成的微波相位差計(jì)算地表形變，精度可以達(dá)到厘米甚至毫米級(jí)。與傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方式相比，InSAR具有監(jiān)測(cè)范圍大、成本低,不需要建立監(jiān)測(cè)網(wǎng)、空間分辨率高,全天候等優(yōu)勢(shì)。但由于礦區(qū)地表最大沉降量通常為數(shù)米，地表形變梯度超過InSAR技術(shù)可監(jiān)測(cè)的梯度范圍受時(shí)空失相干等因素影響，導(dǎo)致其無法可靠地獲取沉陷盆地中心區(qū)域的大變形。

UAV(Unmanned Aerial Vehicle,無人機(jī))攝影測(cè)量是以無人機(jī)為平臺(tái)，通過搭載在上面的量測(cè)相機(jī)對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象進(jìn)行航攝，獲得航測(cè)數(shù)據(jù)并處理，從而得到監(jiān)測(cè)對(duì)象的位置、高度等信息。此技術(shù)適應(yīng)于多尺度的監(jiān)測(cè)任務(wù)，具有機(jī)動(dòng)靈活、高效精準(zhǔn)、作業(yè)成本低等優(yōu)勢(shì)，在礦區(qū)得到廣泛應(yīng)用。UAV攝影測(cè)量技術(shù)的分米級(jí)精度在礦區(qū)開采沉陷大變形監(jiān)測(cè)中具有優(yōu)勢(shì)，但也決定了其無法監(jiān)測(cè)沉陷邊界區(qū)域。

因而現(xiàn)有監(jiān)測(cè)方法無法獲得完整并且精度高的礦區(qū)動(dòng)態(tài)沉陷盆地。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述的分析，本發(fā)明實(shí)施例旨在提供一種UAV與InSAR融合監(jiān)測(cè)礦區(qū)動(dòng)態(tài)沉陷盆地的方法和系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有監(jiān)測(cè)方法無法獲得完整并且精度高的礦區(qū)動(dòng)態(tài)沉陷盆地的問題。

一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種UAV與InSAR融合監(jiān)測(cè)礦區(qū)地表沉陷的方法，包括如下步驟：

分別利用UAV和InSAR獲得被監(jiān)測(cè)區(qū)域的UAV沉陷盆地圖像和InSAR沉陷盆地圖像；

獲取所述UAV沉陷盆地圖像和InSAR沉陷盆地圖像的融合邊界線；其中兩兩比較UAV沉陷盆地圖像的下沉等值線和InSAR沉陷盆地圖像的下沉等值線，以最接近的兩條下沉等值線作為所述融合邊界線；

基于所述融合邊界線，進(jìn)行UAV沉陷盆地圖像和InSAR沉陷盆地圖像融合，獲得完整的高精度沉陷盆地圖像。

進(jìn)一步地，所述兩兩比較UAV沉陷盆地圖像的下沉等值線和InSAR沉陷盆地圖像的下沉等值線，包括：設(shè)置閾值；從UAV沉陷盆地圖像的下沉值大于閾值、并且最遠(yuǎn)離沉陷盆地中心的下沉等值線開始，到UAV沉陷盆地圖像最中心的下沉等值線為止，與InSAR沉陷盆地圖像的下沉等值線進(jìn)行兩兩比較，得到最接近的兩條下沉等值線作為所述融合邊界線。

進(jìn)一步地，所述閾值由觀測(cè)點(diǎn)的基準(zhǔn)高程差與UAV沉陷盆地圖像相應(yīng)位置的下沉值的差值，根據(jù)公式計(jì)算得到的；

其中，n為觀測(cè)點(diǎn)數(shù)，△i是觀測(cè)點(diǎn)i的高精度高程差與UAV沉陷盆地圖像相應(yīng)位置的下沉值的差值。

進(jìn)一步地，所述UAV沉陷盆地圖像由利用UAV技術(shù)獲得的被監(jiān)測(cè)區(qū)域的兩期DEM相減得到。

進(jìn)一步地，所述InSAR沉陷盆地圖像通過下述方式獲得：