【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地面沉降监测。具体地说是基于地表下沉速度判识的dinsar和水准测量数据融合地表移动参数反演方法。
技术介绍
1、近年来，随着煤炭资源开采量的日益增大，煤炭采后地表的大梯度形变危及到人们日常生活，煤炭开采过程中全过程的地表监测成为合理控制地表沉陷的基础。当前各矿区采取监测地表沉降的手段包括水准测量、rtk测量、insar监测等。采用水准、rtk监测地表形变的方式虽然数据精度较可靠，以点观测、观测数据量少、观测工作费时、费力，观测成本过高，费时费力、成本过大，且观测数据量少。近几年兴起的insar监测技术具有高精度、广范围、连续性监测、全天时全天候作业、实施方便、低成本、可实现面域监测等诸多优点，虽然一定程度上弥补了传统监测技术的不足，但当矿区形变速度较快时，insar监测手段在大梯度形变区域会出现失相干的现象，导致监测结果精度低。显然，对于当前的矿区开采地表沉降监测技术，上述方法均有限制因素，无法得到观测区域由工作面开采所引起的全过程地表沉降信息。
2、由于现有监测技术各自的局限性使得监测过程无法准确地获得工作面开采全过程的地表沉降信息，因此亟需提出一种对开采沉陷变形进行监测的方法，以获得更加完整的高精度测量结果。
技术实现思路
1、为此，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种基于地表下沉速度判识的dinsar和水准测量数据融合地表移动参数反演方法，可以规避水准测量费时费力，成本过大的同时，避免了矿区形变过快导致dinsar监测数据出现失相干现象的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
3、基于地表下沉速度判识的dinsar和水准测量数据融合地表移动参数反演方法，包括如下步骤：
4、(1)由沉陷区内地表点任意时刻下沉速度和目标监测区域内的观测站水准测量数据，计算工作面开采过程中地表任意点任意时刻的下沉速度v(x,y,t)；
5、(2)收集目标监测区域内的sar数据，进行dinsar数据处理，获取地表点的垂直形变量，并确定相邻两景影像之间的最大垂直形变速度理论值vsar；
6、(3)将地表某点在工作面开采全过程中的下沉速度v(x,y,t)与该点dinsar监测数据相邻两景影像之间所能监测到的最大垂直形变速度理论值vsar比较，判定该点的dinsar监测数据是否在工作面开采全过程中失相干，进而确定工作面开采沉陷区的dinsar监测数据失相干区域和未失相干区域；
7、(4)联合未失相干区域dinsar监测数据和失相干区域地面水准测量数据，反演求取概率积分法预计参数；
8、(5)根据矿井开采规划，采用概率积分法进行地表沉陷变形预测。
9、上述基于地表下沉速度判识的dinsar和水准测量数据融合地表移动参数反演方法，在步骤(1)中，包括如下步骤：
10、(1-1)利用沉陷区内地表点任意时刻下沉速度计算公式和沉陷区内地表任意点的下沉速度空间分布函数公式，得到沉陷区内地表任意点任意时刻的下沉速度公式；
11、(1-2)收集目标监测区域内的水准测量数据，获得某水准测量点的下沉速度；
12、(1-3)利用某水准测量点的下沉速度值，反演求取沉陷区内地表任意点任意时刻的下沉速度公式内的参数，从而得到沉陷区内地表任意点任意时刻的下沉速度。
13、上述基于地表下沉速度判识的dinsar和水准测量数据融合地表移动参数反演方法，
14、在步骤(1-1)中，沉陷区内地表点任意时刻下沉速度计算公式为：
15、v(t)＝wmcke-ct(1-e-ct)k-1 (1)；
16、式(1)中，wm为地表某点下沉稳定后的最大下沉值，t表示煤层采动后的任意时刻，c为岩性参数，k为待拟合参数；
17、沉陷区内地表任意点的下沉速度空间分布函数公式为：
18、
19、式(2)中，vmax为沉陷区内地表点沉陷过程中最大下沉速度；x为走向方向距离工作面边界处的法向距离，y为倾向方向距离工作面边界处的法向距离，l为最大下沉速度滞后距；
20、a为走向主断面的形态参数，vx为走向主断面上任意点的下沉速度；
21、b为倾向主断面的形态参数，根据经验公式确定，为平均采深；
22、将式(1)代入式(2)，得到沉陷区内地表任意点任意时刻的下沉速度公式：
23、
24、上述基于地表下沉速度判识的dinsar和水准测量数据融合地表移动参数反演方法，
25、在步骤(1-2)中，收集目标监测区域内的水准测量数据，求出某水准测量点n在t时刻的下沉速度：
26、
27、式(4)中：wn(t)和wn(t-1)分别表示第t时刻和第t-1时刻观测时n点的下沉值；δt为两次观测的间隔天数；wn(t)＝ht-h0，其中ht和h0分别为t时刻和首次观测时n点的高程。
28、上述基于地表下沉速度判识的dinsar和水准测量数据融合地表移动参数反演方法，在步骤(1-3)中，
29、根据地面水准实测资料，利用某水准测点采动过程中的下沉速度值，由公式(1)则反演求取参数c、k；再根据需要计算的地表点位置(x,y)，由公式(3)求出工作面开采全过程中沉陷区域内地表任意点任意时刻的下沉速度。
30、上述基于地表下沉速度判识的dinsar和水准测量数据融合地表移动参数反演方法，在步骤(2)中，收集目标监测区域内的sar数据，dinsar数据处理方法为：
31、采用双轨法进行数据处理，通过对两幅sar影像进行干涉处理，得到干涉相位图：忽略干涉相位中的轨道误差相位、大气延迟相位和随机噪声相位；平地相位通过去除平地效应和计算干涉基线来消除；地形相位通过与数字高程模型dem的模拟进行消除，最终保留的地表形变相位；
32、根据地表形变相位利用式(5)反演地表垂直形变量r0：
33、
34、式(5)中，δφ为影像对的相位差，λ为sar雷达信号的波长，θ为雷达视线与垂直方向之间的夹角；
35、根据相邻两景影像之间所能监测到的最大垂直形变速度理论值式(6)确定所采用卫星的最大垂直形变速度理论值：
36、
37、式(6)中，δt表示相邻两景影像数据间隔时间，λ/2表示半波长，θ是sar雷达的入射角。
38、上述基于地表下沉速度判识的dinsar和水准测量数据融合地表移动参数反演方法，在步骤(3)中，在工作面开采全过程中，地表任意点任意时刻的下沉速度由公式(3)求得，与该点dinsar所能监测的最大垂直形变速度理论值vsar比较，确定是否发生失相干。
39、上述基于地表下沉速度判识的dinsar和水准测量数据融合地表移动参数反演方法，比较方法为：
40、若地表某点的下沉速度v(x,y,t)在工作面开采沉陷全过程中一次或多次超过d本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于地表下沉速度判识的DInSAR和水准测量数据融合地表移动参数反演方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于地表下沉速度判识的DInSAR和水准测量数据融合地表移动参数反演方法，其特征在于，在步骤(1)中，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的基于地表下沉速度判识的DInSAR和水准测量数据融合地表移动参数反演方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的基于地表下沉速度判识的DInSAR和水准测量数据融合地表移动参数反演方法，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的基于地表下沉速度判识的DInSAR和水准测量数据融合地表移动参数反演方法，其特征在于，在步骤(1-3)中，
6.根据权利要求1所述的基于地表下沉速度判识的DInSAR和水准测量数据融合地表移动参数反演方法，其特征在于，在步骤(2)中，收集目标监测区域内的SAR数据，DInSAR数据处理方法为：
7.根据权利要求6所述的基于地表下沉速度判识的DInSAR和水准测量数据融合地表移动参数反演方法，其特征在于，在步骤(3)中，在工
8.根据权利要求7所述的基于地表下沉速度判识的DInSAR和水准测量数据融合地表移动参数反演方法，其特征在于，比较方法为：
9.根据权利要求8所述的基于地表下沉速度判识的DInSAR和水准测量数据融合地表移动参数反演方法，其特征在于，在步骤(4)中，在未失相干区域选择DInSAR监测到的垂直形变量作为实测数据，在失相干区域选择水准点的观测地表下沉数据作为实测数据，分别反演求取概率积分法预计参数；
10.根据权利要求9所述的基于地表下沉速度判识的DInSAR和水准测量数据融合地表移动参数反演方法，其特征在于，在步骤(5)中，收集矿井开采规划工作面的开采尺寸、采深、煤厚信息，选用步骤(4)求取的概率积分法预计参数，预计工作面采后地表的沉陷情况；
...【技术特征摘要】
1.基于地表下沉速度判识的dinsar和水准测量数据融合地表移动参数反演方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于地表下沉速度判识的dinsar和水准测量数据融合地表移动参数反演方法，其特征在于，在步骤(1)中，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的基于地表下沉速度判识的dinsar和水准测量数据融合地表移动参数反演方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的基于地表下沉速度判识的dinsar和水准测量数据融合地表移动参数反演方法，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的基于地表下沉速度判识的dinsar和水准测量数据融合地表移动参数反演方法，其特征在于，在步骤(1-3)中，
6.根据权利要求1所述的基于地表下沉速度判识的dinsar和水准测量数据融合地表移动参数反演方法，其特征在于，在步骤(2)中，收集目标监测区域内的sar数据，dinsar数据处理方法为：
7.根据权利要求6所述的基于地表下沉速度判识的di...
【专利技术属性】
技术研发人员：易四海，邢斌，高鹏程，张宏志，陈文聪，白林，李新亮，薛亚坤，刘小斌，
申请(专利权)人：华北科技学院中国煤矿安全技术培训中心，
类型：发明
国别省市：
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