[发明专利]一种InSAR划定采空区建筑场地稳定性等级范围的方法

说明书

本发明公开了一种InSAR划定采空区建筑场地稳定性等级范围的方法，适用于变形监测及采空区稳定性评价使用。首先获取覆盖采空区建筑场地稳定性评估区域连续成像的升降轨SAR影像；分别对升轨和降轨数据进行时序DInSAR、时序多孔径InSAR或偏移跟踪方法处理，得到视线和方位向时序累积地表形变；根据最小二乘原理解算出时序地表累积三维形变；计算地表时序累积沉降量、下沉速率、倾斜、曲率及水平变形；根据上述五个移动变形指标精确划定不同时间点采空区建筑场地稳定性等级范围。本发明易于实现，速度快，精度高，能够为采空区稳定性评估、建设利用、复垦修复提供有效、可靠的基础数据，可降低评估费用，有效利用废弃塌陷地，保障地方经济建设可持续发展。

技术领域

本发明涉及一种建筑场地稳定性等级范围的方法，尤其适用于变形监测及采空区稳定性评价领域使用的一种InSAR划定采空区建筑场地稳定性等级范围的方法。

背景技术

我国是资源开发和消费大国，其中煤炭资源占我国一次能源消费的60％以上。煤炭开采形成了大量的塌陷地，目前已超过200万公顷，且以每年约7万公顷的速度增加。随着城市建设的不断加快，采煤塌陷地建设再利用已成为需求，其重点是要评定塌陷地的稳定性，划分稳定性等级范围及稳定时间。为此，必须能够高精度获取采煤塌陷地的地表形变量，计算相关变形指标进行判断。

传统的地表形变监测方法主要包括水准测量、GNSS、全站仪等，这些方法虽然监测精度高，但是存在成本高、监测周期长、点位离散且容易破坏、难以做到大范围长时间监测等问题。尤其采煤塌陷地范围内，因地表形变逐渐减小，不受重视，往往缺乏时序地表形变监测数据。此外，采煤塌陷地的稳定性除了地表形变为评价指标外，还可以根据地质采矿资料、数学模型等进行评价划分，但这些方法需要经验判断，可能会出现错误，不同区域适用性差。合成孔径雷达干涉测量(InSAR)是一种先进的对地观测技术，可以有效获取大范围地表形变，该方法具有追溯历史、成本低、全天时、不接触地表等优势，已广泛应用于各类地表形变监测领域。但这种方法获取的地表形变是沿雷达波入射方向的，因此需要结合不同轨道的影像数据、不同方法或外部数据或先验模型将其转化为三维方向。本发明就是基于InSAR技术，计算地表累积沉降量、下沉速率、倾斜、曲率及水平变形等指标，完成采煤塌陷地稳定性分级分区，为地表建构筑物安全建设提供准确的基础数据。

发明内容

针对上述技术的不足之处，提供一种InSAR划定采空区建筑场地稳定性等级范围的方法，解决了采煤塌陷地稳定性分级分区问题，具有易于实现，速度快，精度高，不接触地表等优势。

为实现上述技术的不足之处，本发明的InSAR划定采空区建筑场地稳定性等级范围的方法，其步骤如下：

步骤1，通过星载雷达获取覆盖采空区建筑场地稳定性评估区域连续成像的N景升轨和N景降轨SAR影像；

步骤2，分别对升轨和降轨数据进行时序DInSAR、时序多孔径InSAR或偏移跟踪方法处理获得影像中高相干点对应的视线向及方位向地表形变信息，选取升轨或降轨影像获取时间为基准，通过时间内插和外推的方式，将另一轨道得到的视线向及方位向地表时序形变统一归化到与基准轨道影像一致的时间基准下，得到获取时间一致的N幅升轨时序地表视线向形变图、N幅升轨时序地表方位向形变图、N幅降轨时序地表距离向形变图和N幅降轨时序地表方位向形变图；

步骤3，根据步骤2中得到的四组时序地表累积形变图，使用SAR地表三维形变分解方程，通过最小二乘原理解算出影像中高相干点对应地表点的时序三维累积形变量，即影像中高相干点对应地表点的时序竖直向移动、东西向水平移动和南北向水平移动；

步骤4，利用时序地表三维累积形变量解算地表时序累积沉降、下沉速率、倾斜、曲率及水平变形五个移动变形；

步骤5，根据步骤4解算的五个移动变形结果结合相应规范指标，最终精确划定不同时间点采空区地表建筑场地稳定性等级范围。

步骤2所述影像中高相干点通过经典方法计算时序影像相干性确定。