基于InSAR和Okada模型反演地下采矿参数的方法和系统技术方案

本申请提供了一种基于InSAR和Okada模型反演地下采矿参数的方法和系统，可包括：利用InSAR技术获取矿区的地表形变量。构建地表形变量与模型参数之间的函数关系。根据地表形变量以及函数关系，并采用贝叶斯反演算法，获得实际采矿参数。本申请通过时序合成孔径雷达干涉测量技术，获取由地下采矿造成的地表形变，为反演提供了更密集的原始数据。另外，针对矿区工作面，在未知开采参数或已知较少开采参数的情况下，建立地下开采地表形变的Okada模型，利用上述InSAR采集的地表形变观测数据，通过贝叶斯反演算法获取可靠的实际采矿参数，有利于科学地制定地下开采计划、以及对越界开采进行监控等。

【技术实现步骤摘要】
基于InSAR和Okada模型反演地下采矿参数的方法和系统
本申请涉及采矿
，尤其涉及一种基于InSAR和Okada模型反演地下采矿参数的方法和系统。
技术介绍
采矿是指以大自然为劳动对象，通过开采等手段以获取自然资源的技术和科学。广义的采矿还包括煤和石油的开采。由采矿造成的地表形变是地下工作面开采长度、宽度、深度等参数在地表的直观表现，通常采用开采形变模型对采矿形变进行预测。该模型为概率积分模型，需要了解地下工作面的开采长度、宽度、深度等采矿参数，而采矿参数的获取往往较为困难，对于一些未知地下采矿参数或已知较少采矿参数的情况，该模型存在一定的局限性。InSAR（InterferometricSyntheticApertureRadar，合成孔径雷达干涉测量）技术因其全天时、全天候、非接触、大面积、高精度、高时空分辨率等优点，成为近年来的研究热点。InSAR技术是利用两幅及以上的影像做差分干涉处理，通过差分相位可获得毫米至厘米级精度的地表形变。进一步地，在获取了地表形变信息后，利用合适的矿区形变模型可反演出采矿的真实参数，以解决科学地制定地下开采计划、以及对地下开采进度的监督等问题。
技术实现思路
本申请提供了一种基于InSAR和Okada模型反演地下采矿参数的方法，可包括：利用InSAR技术获取矿区的地表形变量。构建地表形变量与模型参数之间的函数关系。根据地表形变量以及函数关系，并采用贝叶斯反演算法，获得实际采矿参数。在一些实施方式中，利用InSAR技术获取矿区的地表形变量，可包括：由合成孔径雷达天线通过重复轨道获取包括矿区的多幅具有相干性的单视复数图像。对单视复数图像进行读取。在单视复数图像中剪裁出矿区的单视复数图像。对矿区的单视复数图像进行数据处理，获取矿区的视线向地表形变量，其中数据处理包括轨道加密、影像配准、基线分析、差分干涉图的生成、以及干涉相位时序分析。在一些实施方式中，构建地表形变量与模型参数之间的函数关系，可包括：构建关于地下开采地表形变的Okada模型，其中Okada模型中包括模型参数。利用模型参数构造地表三维形变公式，其中地表三维形变公式表示在模型参数的条件下，矿区的地表点的东西形变量、南北形变量与垂直形变量。在一些实施方式中，地表三维形变公式为：其中，表示模型参数向量，表示在模型参数向量的条件下矿区地表点的东西形变量，表示在模型参数向量的条件下矿区地表点的南北形变量，表示在模型参数向量的条件下矿区地表点的垂直形变量，为地表点在Okada模型的断层坐标系中沿断层走向的位置坐标，为地表点在Okada模型的断层坐标系中沿垂直于断层走向的位置坐标，为矿区工作面的倾角，d为矿区工作面的深度，W为矿区工作面的宽度，L为矿区工作面的长度，（x,y,z）为地表点在局部笛卡尔直角坐标系中的位置坐标。在一些实施方式中，根据地表形变量以及函数关系，并采用贝叶斯反演算法，获得实际采矿参数，可包括：在地表点的位置坐标的基础上，确定地表形变量与模型参数之间的数学关系。根据地表形变量与模型参数之间的数学关系，并结合函数关系，采用贝叶斯反演算法，获取后验概率密度对应的似然函数最大的模型参数作为实际采矿参数。本申请还提供了一种基于InSAR和Okada模型反演地下采矿参数的系统，可包括：合成孔径雷达，函数关系建立模块以及反演模块。合成孔径雷达用于利用InSAR技术获取矿区的地表形变量。函数关系建立模块用于构建地表形变量与模型参数之间的函数关系。反演模块用于根据地表形变量以及函数关系，并采用贝叶斯反演算法，获得实际采矿参数。在一些实施方式中，合成孔径雷达的执行步骤可包括：由合成孔径雷达天线通过重复轨道获取包括矿区的多幅具有相干性的单视复数图像。对单视复数图像进行读取。在单视复数图像中剪裁出矿区的单视复数图像。对矿区的单视复数图像进行数据处理，获取矿区的视线向地表形变量，其中数据处理包括轨道加密、影像配准、基线分析、差分干涉图的生成、以及干涉相位时序分析。在一些实施方式中，函数关系建立模块的执行步骤可包括：构建关于地下开采地表形变的Okada模型，其中Okada模型中包括模型参数。利用模型参数构造地表三维形变公式，其中地表三维形变公式表示在模型参数的条件下，矿区的地表点的东西形变量、南北形变量与垂直形变量。在一些实施方式中，反演模块的执行步骤可包括：确定地表形变量与模型参数之间的数学关系。结合地表形变量与模型参数之间的函数关系，计算似然函数、模型参数的先验概率密度。依据贝叶斯定理，获取模型参数的后验概率密度，获取后验概率密度对应的似然函数最大的一组模型参数为反演的矿区最优模型参数，即基于地表形变量的实际采矿参数。本申请还提供了这样一种计算机设备，计算机设备包括：存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现基于InSAR和Okada模型反演地下采矿参数的方法的步骤。本申请还提供了这样一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现基于InSAR和Okada模型反演地下采矿参数的方法的步骤。根据上述的实施方式的技术方案可至少获得以下至少一个有益效果。根据本申请一实施方式的基于InSAR和Okada模型反演地下采矿参数的方法和系统，通过时序合成孔径雷达干涉测量技术，获取由地下采矿造成的地表形变，为反演提供了更密集的原始数据。另外，针对矿区工作面，在未知开采参数或已知较少开采参数的情况下，建立地下开采地表形变的Okada模型，利用上述合成孔径雷达采集的原始观测数据，通过贝叶斯反演算法获取可靠的实际采矿参数，有利于科学地指定地下开采计划、以及对越界开采进行监控等。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1是根据本申请的示例性实施方式的基于InSAR和Okada模型反演地下采矿参数的方法的流程图；图2是根据本申请的示例性实施方式的基于InSAR的反演地下采矿参数的方法的SAR影像数据覆盖范围及研究区域示意图；图3是根据本申请的示例性实施方式的基于InSAR和Okada模型反演地下采矿参数的方法的弹性介质中地下开采地表形变的Okada模型示意图；图4为根据本申请的示例性实施方式的基于InSAR和Okada模型反演地下采矿参数的方法的反演流程图；图5是根据本申请的示例性实施方式的基于InSAR和Okada模型反演地下采矿参数的方法的InSAR采集的地表形变量示意图；图6为根据本申请的示例性实施方式的基于InSAR和Okada模型反演地下采矿参数的方法的由最优模型参数正演的矿区形变示意图；图7为根据本申请的示例性实施方式的基于InSAR和Okada模型反演地下采矿参数的方法的InSAR采集的地表形变量与由最优模型参数正演的矿区形变之间的残差示意图；图8为根据本申请的示例性实施方式的基于InSAR和Okada模型反演地下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于InSAR和Okada模型反演地下采矿参数的方法，其特征在于，包括：/n利用InSAR技术获取矿区的地表形变量；/n构建所述地表形变量与模型参数之间的函数关系；以及/n根据所述地表形变量以及所述函数关系，并采用贝叶斯反演算法，获得实际采矿参数。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于InSAR和Okada模型反演地下采矿参数的方法，其特征在于，包括：
利用InSAR技术获取矿区的地表形变量；
构建所述地表形变量与模型参数之间的函数关系；以及
根据所述地表形变量以及所述函数关系，并采用贝叶斯反演算法，获得实际采矿参数。


2.根据权利要求1所述的基于InSAR和Okada模型反演地下采矿参数的方法，所述利用InSAR技术获取矿区的地表形变量，其特征在于，包括：
由合成孔径雷达天线通过重复轨道获取包括所述矿区的多幅具有相干性的单视复数图像；
对所述单视复数图像进行读取；
在所述单视复数图像中剪裁出所述矿区的单视复数图像；以及
对所述矿区的单视复数图像进行数据处理，获取所述矿区的视线向地表形变量，其中所述数据处理包括轨道加密、影像配准、基线分析、差分干涉图的生成、以及干涉相位时序分析。


3.根据权利要求1所述的基于InSAR和Okada模型反演地下采矿参数的方法，所述构建所述地表形变量与模型参数之间的函数关系，其特征在于，包括：
构建关于地下开采地表形变的Okada模型，其中所述Okada模型中包括模型参数；以及
利用所述模型参数构造地表三维形变公式，其中所述地表三维形变公式表示在所述模型参数的条件下，所述矿区的地表点的东西形变量、南北形变量与垂直形变量。


4.根据权利要求3所述的基于InSAR和Okada模型反演地下采矿参数的方法，其特征在于，所述地表三维形变公式为：



其中，表示所述模型参数向量，表示在所述模型参数向量的条件下所述矿区地表点的东西形变量，表示在所述模型参数向量的条件下所述矿区地表点的南北形变量，表示在所述模型参数向量的条件下所述矿区地表点的垂直形变量，为所述地表点在所述Okada模型的断层坐标系中沿断层走向的位置坐标，为所述地表点在所述Okada模型的断层坐标系中沿垂直于断层走向的位置坐标，为所述矿区工作面的倾角，d为所述矿区工作面的深度，W为所述矿区工作面的宽度，L为所述矿区工作面的长度，（x,y,z）为所述地表点在局部笛卡尔直角坐标系中的位置坐标。


5.根据权利要求4所述的基于InSAR和Okada模型反演地下采矿参...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永红，罗勇，
申请(专利权)人：中国测绘科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11