一种量化地面沉降不均匀程度及沉降漏斗稳定性的方法技术

本发明专利技术公开了一种量化地面沉降不均匀程度及沉降漏斗稳定性的方法，属于地质灾害预防技术领域；一种量化地面沉降不均匀程度及漏斗稳定性的方法，基于雷达影像数据，利用PS

【技术实现步骤摘要】
一种量化地面沉降不均匀程度及沉降漏斗稳定性的方法


[0001]本专利技术涉及地质灾害预防
，特别是涉及一种量化地面沉降不均匀程度及沉降漏斗稳定性的方法。

技术介绍

[0002]地面沉降是人类工程活动(如地下水开采)或自然因素引起的一种地质现象，在这种现象下，一定区域内的地面高程降低。地面沉降的发生几乎是不可逆转的，当发生严重的局部地表沉降时，可诱发一系列地质环境灾害，如基础下沉、房屋开裂、地下管线破坏等，沉降具有形成时间长、影响范围广、防治难度大等特点，目前，地面沉降问题主要关注其空间分布和形成因素，而结合时间序列研究地面沉降变化特征的研究还很少。
[0003]针对以上问题，本专利技术首次提出将散度运用于量化地面沉降不均匀程度及沉降漏斗稳定性的研究中，利用该方法可以定量揭示地面沉降的时空变化特征，从而进一步掌握研究区域地面沉降的时空变化特征。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了量化地面沉降不均匀程度及沉降漏斗稳定性，将地面沉降漏斗的稳定性进行定量的描述，从而提出了一种量化地面沉降不均匀程度及沉降漏斗稳定性的方法，进行高效的地面沉降防治。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种地面沉降不均匀程度及沉降漏斗稳定性的方法，包括有以下步骤；S1、获取覆盖研究区范围的长时序合成孔径雷达影像数据，利用时序合成孔径雷达干涉测量方法，获取地表视线向的形变信息，通过实测GPS和水准点数据对InSAR监测结果进行校准和精度验证，将视线向的值转化为垂向，获取PS点的高精度垂向形变数据，通过克里金插值/反距离权重等插值法获取年均沉降速率；S2、将地面沉降数据，依据国家规范进行分级，得到地面沉降分级数据集；S3、将获取的具有年均沉降速率的PS点，通过空间插值的方法得到地面沉降栅格数据；S4、将获得的具有年均沉降速率的地面沉降栅格数据，带入散度计算公式；S5、将获得的沉降散度值，根据S2中提到的地面沉降分级数据集进行对应分级，得到分级的沉降散度；S6、对分级的沉降散度值，通过空间统计的方法进行分析处理，得到结果；S7、将地下水位数据，通过空间分析的方法，得到散度值变化区域部分的水位值；S8、将散度值与水位值进行相关性分析，到散度变化值与水位变化值的关系S9、将散度值与断裂带数据进行叠置分析；叠加上朝阳
‑
通州沉降漏斗得到断裂带对该沉降漏斗的控制作用；S10、以散度结果为指标，通过空间分析量化地面沉降的不均匀程度及沉降漏斗的
稳定性。
[0006]优选地，所述S4中提到的散度计算，其计算过程如下：A1、散度可用于表征空间各点矢量场发散的强弱程度，物理上，散度的意义是场的有源性，当div>0 ，表示该点有散发通量的正源（发散源）；当div<0 表示该点有吸收通量的负源（洞或汇）；当div=0，表示该点的矢量场场线没有发出也没有汇聚；A2、设向量场的表示为(1)式中、、分别为x轴y轴z轴方向上的单位向量；A3、场的分量具有一阶连续偏导数，向量场的散度为：常用代表的散度，代表求偏导；所述式（1）
‑
（2）的计算可以通过Matlab、Python、C++等计算获得。
[0007]优选地，所述S8中提到地相关性分析，其计算过程如下：A1、令X表示类别1，Y表示类别2，I（X
i
=Y
i
）表示类别间相等的个数，I（X
i
≠Y
i
）表示类别间不同的个数，用下式来度量两类别之间的区分度：(3)d表示两类别之间的相关性系数；A2、为了进一步表示负相关的情况，在d前乘一个示性因子：dc表示两类别之间的负相关系数；所述式（3）
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（4）的计算可以通过Matlab、Python、C++等计算获得。
[0008]与现有技术相比，本专利技术提供了一种量化地面沉降不均匀程度及沉降漏斗稳定性的方法，具备以下有益效果：1、本研究利用RADARSAT
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2获取2010
‑ꢀ
2019年某平原区地表变形信息，通过空间插值方法，获得地面沉降栅格数据，随后利用Python对地面沉降栅格数据进行散度计算，得到某平原区地面沉降散度信息，以地面沉降散度信息为评估指标，揭示某平原区内水位变化与不均匀地面沉降的关系，量化部分沉降漏斗的不稳定性。
[0009]2、本专利技术利用雷达影像数据，利用PS
‑
InSAR方法，获取区域地面沉降信息，根据时序沉降信息，计算沉降散度值，更加准确的对地面沉降不均匀程度及地面沉降漏斗进行量化，在应对地面沉降灾害时能够提出更加高效的防治措施，为城市灾害防治节约时间和经济成本，同时也可以作为城市规划的依据。
附图说明
[0010]图1为本专利技术提出的一种量化地面沉降不均匀程度及沉降漏斗稳定性的方法的流程示意图；图2为本专利技术提出的一种量化地面沉降不均匀程度及沉降漏斗稳定性的PS
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InSAR流程示意图。
[0011]图3为散度的发散汇聚情况示意图图4为2010
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2014年某平原区沉降散度的方向示意图图5为2015
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2019年某平原区沉降散度的方向示意图
具体实施方式
下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0012]实施例1：请参阅图1，一种量化地面沉降不均匀程度及沉降漏斗稳定性的方法，包括有以下步骤；S1、获取覆盖研究区范围的长时序合成孔径雷达影像数据，利用时序合成孔径雷达干涉测量方法，获取地表视线向的形变信息，通过实测GPS和水准点数据对InSAR监测结果进行校准和精度验证，将视线向的值转化为垂向，获取PS点的高精度垂向形变数据，通过克里金插值/反距离权重等插值法获取年均沉降速率；S2、将地面沉降数据，依据国家规范进行分级，得到地面沉降分级数据集；S3、将获取的具有年均沉降速率的PS点，通过空间插值的方法得到地面沉降栅格数据；S4、将获得的具有年均沉降速率的地面沉降栅格数据，带入散度计算公式；其计算过程如下：A1、散度可用于表征空间各点矢量场发散的强弱程度，物理上，散度的意义是场的有源性。当div>0 ，表示该点有散发通量的正源（发散源）；当div<0 表示该点有吸收通量的负源（洞或汇）；当div=0，表示该点的矢量场场线没有发出也没有汇聚；A2、向量场的分量具有一阶连续偏导数，设向量场的表示为(1)式中、、分别为x轴y轴z轴方向上的单位向量；A3、场的分量具有一阶连续偏导数，向量场F的散度为：常用代表的散度，代表求偏导。
[0013]式（1）
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（2）的计算可以通过Matlab、Python、C++等计算获得S1中获取雷达观测影像数据可以通过雷达影像处理软件StamPS、Sarproz和GAMMA完成，S2、S4中提到的渔网分析法和叠加等值线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种量化地面沉降不均匀程度及沉降漏斗稳定性的方法，其特征在于，包括有以下步骤；S1、获取覆盖研究区范围的长时序合成孔径雷达影像数据，利用时序合成孔径雷达干涉测量方法，获取地表视线向的形变信息，通过实测GPS和水准点数据对InSAR监测结果进行校准和精度验证，将视线向的值转化为垂向，获取PS点的高精度垂向形变数据，通过克里金插值/反距离权重等插值法获取年均沉降速率；S2、将地面沉降数据，依据国家规范进行分级，得到地面沉降分级数据集；S3、将获取的具有年均沉降速率的PS点，通过空间插值的方法得到地面沉降栅格数据；S4、将获得的具有年均沉降速率的地面沉降栅格数据，带入散度计算公式；S5、将获得的沉降散度值，根据S2中提到的地面沉降分级数据集进行对应分级，得到分级的沉降散度。S6、对分级的沉降散度值，通过空间统计的方法进行分析处理，得到结果。S7、将地下水位数据，通过空间分析的方法，得到散度值变化区域部分的水位值；S8、将散度值与水位值进行相关性分析；得到散度变化值与水位变化值的关系S9、将散度值与断裂带数据进行叠置分析，叠加上朝阳
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通州沉降漏斗得到断裂带对该沉降漏斗的控制作用；S10、以散度结果为指标，通过空间分析量化地面沉降的不均匀程度及沉降漏斗的稳定性。2.根据权利要求1所述的一种地面沉降不均匀程度及沉降漏斗稳定性的方法，其特征在于，所述S4中提到的散度计算，具体包括以下步骤：A1、设向量场的表示为式中分别为x轴y轴z轴方向上的单位向量；A2、场的分量具有一阶连续偏导数，向量场F的散度为：常用代表的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭琳，宫辉力，雷谨语，李小娟，朱琳，朱雪骐，张可，
申请(专利权)人：首都师范大学，
类型：发明
国别省市：