一種基於多源數據的礦山沉陷監測預警方法
2023-04-23 00:51:06 1
專利名稱：一種基於多源數據的礦山沉陷監測預警方法
技術領域：
本發明涉及一種礦山沉陷監測預警方法，尤其是涉及一種基於多源數據的礦山沉陷監測預警方法。
背景技術：
在我國快速的經濟發展過程中，煤炭是國民經濟的主要能源。在煤炭開採過程中，地表原始應力狀態遭到破壞而導致應力重新分布，從而達到新的平衡狀態。在此過程中，巖體產生下沉、變形、移動，向上波及地表，形成地表移動盆地，從而對地表建築物、鐵路、水系、農田等生產生活設施造成破壞，嚴重影響礦區及周圍人民的生產生活。現有的水準、GPS礦山沉陷監測方法具有如下缺陷1)採用布網觀測的方法，勞動強度大，監測系統成本高；2)採用離散點監測方法，監測數據的解析度低，難以滿足監測需求；3)在深山峽谷或城市建築物密集的地區，水準測量難度很大，GPS接收天線受到阻擋，使得作用的GPS衛星數量少，·導致GPS定位精度大大降低，難以滿足形變觀測精度要求。
發明內容
為了解決上述技術問題，本發明提供一種觀測系統成本低，且能大面積精確地監測礦山三維沉陷狀況，並且能對礦山沉陷、滑動、建築物傾斜進行預警與分析。本發明解決上述技術問題的技術方案包括以下步驟
1)在礦區對監測點進行布控，並且定期進行觀測，獲得監測點的水準高程數據和GPS水平位置數據；
2)利用Matlab軟體對離散的測量數據進行插值處理構建DEM；
3)對該礦區的合成孔徑雷達幹涉影像與構建的DEM進行二軌差分幹涉處理，得到礦區地表面狀形變監測結果；
4)利用GPS與水準監測數據分別修正礦區地表形變水平與垂直監測結果，得到高精度三維形變監測 5)建立GIS資料庫，將各種測量數據及處理後的數據，結合礦區的生產生活資料分別建立空間資料庫及屬性資料庫；
6)將多期的測量數據和合成孔徑雷達幹涉測量獲取的數據重複步驟(2)至(4)，直至得到礦區三維時間序列形變 7)對礦區三維時間序列形變圖進行三維顯示，使之具備能輸出任一點的剖面曲線圖、等值線圖或三維沉降 8)分析最終的三維時間序列地表形變監測結果，並根據設定的沉降、水平、傾斜、變形曲率閾值，將變形結果大於閾值的點視為危險點，確定危險點位置並進行預警。本發明的技術效果在於本發明將水準、GPS和SAR技術有機結合，利用GPS修正了 InSAR本身難以得到的水平移動變形精度，且充分利用InSAR與GPS的互補性，實現GPS高時間解析度和InSAR高空間解析度的有機統一，同時，採用高精度水準數據修正InSAR監測結果，使得礦區三維形變監測結果精確性大大提高；本發明採用數據融合的監測方法，監測精度高；並可以獲得各種沉降、水平移動、傾斜、曲率變形等的專題地圖，能直觀的顯示礦山沉陷三維效果，能進行預警與緩衝區顯示與分析，為礦區生產生活提供更有效的輔助安全管理與決策。
圖I是本發明的流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步的說明。本發明的步驟如下 I)水準數據和GPS數據的獲取。在礦區對布設穩定基準點與形變監測點，並且定期進行觀測，獲得定期的水準數據和GPS數據，並測量礦區地形圖。2)利用Matlab軟體對離散的測量點內插生成光滑DEM表面。3)礦區形變圖的獲取。對該礦區的SAR影像與生成的連續DEM採用二軌法進行處理，選取合適的幹涉數據集，幹涉影像對配準，幹涉像對共軛相乘生成幹涉圖，去平地效應，幹涉條紋濾波，相位解纏，形變圖生成，將形變圖投影到地理坐標系中，獲得最終的礦區形變圖。4)利用GPS與水準監測數據分別修正礦區地表形變水平與垂直監測結果，得到高精度三維形變監測圖。5) GIS資料庫的建立。將各種測量數據及處理後的數據，結合礦區的生產生活資料分別建立空間資料庫及屬性資料庫。6)將多期的測量數據和合成孔徑雷達幹涉測量獲取的數據重複步驟2)、步驟3)及步驟4)，直至得到礦區三維時間序列形變 7)對礦區三維時間序列形變圖進行三維顯示，使之具備能輸出任一點的剖面曲線圖、等值線圖或三維沉降 8)分析最終的三維時間序列地表形變監測結果，並根據設定的沉降、水平、傾斜、變形曲率閾值，將變形結果大於閾值的點視為危險點，確定危險點位置並進行預警。
權利要求
1.一種基於多源數據的礦山沉陷監測預警方法，包括如下步驟 1)在礦區對監測點進行布控，並且定期進行觀測，獲得監測點的水準高程數據和GPS水平位置數據； 2)利用Matlab軟體對離散的測量數據進行插值處理構建DEM； 3)對該礦區的合成孔徑雷達幹涉影像與構建的DEM進行二軌差分幹涉處理，得到礦區地表面狀形變監測結果； 4)利用GPS與水準監測數據分別修正礦區地表形變水平與垂直監測結果，得到高精度三維形變監測圖； 5)建立GIS資料庫，將各種測量數據及處理後的數據，結合礦區的生產生活資料分別建立空間資料庫及屬性資料庫； 6)將多期的測量數據和合成孔徑雷達幹涉測量獲取的數據重複步驟(2)至(4)，直至得到礦區三維時間序列形變圖； 7)對礦區三維時間序列形變圖進行三維顯示，使之具備能輸出任一點的剖面曲線圖、等值線圖或三維沉降圖； 8)分析最終的三維時間序列地表形變監測結果，並根據設定的沉降、水平、傾斜、變形曲率閾值，將變形結果大於閾值的點視為危險點，確定危險點位置並進行預警。
全文摘要
本發明公開了一種基於多源數據的礦山沉陷監測預警方法，包括如下步驟1)水準數據和GPS數據的獲取。2)利用Matlab軟體生成礦區DEM。3)利用DEM與SAR影像進行二軌差分幹涉處理得到礦區地表形變結果。4)利用GPS與水準監測數據分別修正礦區地表形變水平與垂直監測結果，得到高精度三維形變監測圖。5)建立預警模型及相應資料庫。6)將多期的測量數據和InSAR數據重複步驟(2)-(5)，直至完成。7)建立沉陷區下沉、水平移動、傾斜、曲率變形等時間序列與緩衝區分析模型。8)根據時間序列與緩衝區分析模型確定影響位置並實現預警。本發明將水準數據、GPS和SAR數據有機結合，使得監測結果的精確性大大提高。
文檔編號G06Q10/04GK102938095SQ20121047974
公開日2013年2月20日 申請日期2012年11月23日 優先權日2012年11月23日
發明者龍四春, 楊光銳, 彭強 申請人:湖南科技大學