一种利用单个InSAR干涉对获取矿区地表三维形变场的方法

摘要

本发明公开了一种利用单个InSAR干涉对获取矿区地表三维形变场的方法，通过利用InSAR技术获取矿区雷达视线向形变场，对视线向形变场中相干性低于解缠阈值的像素进行空间插值，得到空间连续的形变场；利用矿区工作面分布和主要影响角正切计算各像素点的主要影响半径；获取矿区水平移动系数之后，将矿区地表水平移动转换为下沉值的表达式，并按照雷达成像原理组成方程组；求解方程组，得出地表下沉值的解，然后根据下沉值计算出东西、南北方向倾斜值；最后利用东西、南北方向的倾斜值与水平移动的比例关系计算东西、南北方向的形变场；本发明突破了InSAR求解三维形变场对于数据的苛刻要求及监测费用高等制约，大大的拓宽了InSAR技术在矿区的应用空间。

主权项

一种利用单个InSAR干涉对获取矿区地表三维形变场的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：利用InSAR技术获取待测矿区地理编码后的雷达视线向形变场；所述地理编码，是指将雷达影像坐标系转换到通用横轴墨卡托投影(Universal Transverse Mercatol projection，简称UTM)坐标系；步骤2：对视线向形变场中相干性低于解缠时的相干性阈值像素进行空间插值，得到空间连续的形变场，解缠时的相干性阈值大于0.3；步骤3：利用对矿区地表监测的水平移动数据、下沉值数据、采深及工作面分布，基于概率积分法模型求取该矿区的水平移动系数和主要影响角正切，之后利用各像素点对应的采深计算各像素点的主要影响半径，主要影响半径等于采深除以主要影响角正切，并按照雷达成像原理和矿区东西、南北方向的水平移动值等于水平移动系数、主要影响半径及该方向上该点倾斜值的乘积的关系，组成矿区地表东西、南北方向的任意点的水平移动值与矿区地表东西、南北方向上对应点的下沉值之间的方程组；所述雷达成像原理由下式表征：LOS＝W cosθ‑sinθ[U_Ncos(α_h‑3π/2)+U_Esin(α_h‑3π/2)]；其中，LOS为雷达视线向的形变值，利用步骤1中的InSAR技术获得，W为下沉值，U_N为南北方向水平移动，U_E为东西方向水平移动；θ为雷达卫星入射角，α_h为卫星飞行方位角，其值从步骤1中采用InSAR技术获取地理编码后的矿区雷达视线向形变场的过程中所涉及的雷达卫星影像头文件中获得；步骤4：忽略水平移动对视线向形变的影响，求步骤3的方程组的解，得出地表各像素点的下沉值；再求出各像素点在东西、南北方向上下沉值的梯度大小，各像素点在东西、南北方向上下沉值的梯度大小即为各像素点在东西、南北水平方向上的倾斜值；步骤5：利用各像素点东西、南北方向的水平移动值等于水平移动系数、主要影响半径及该点在东西、南北方向上的倾斜值的乘积关系，计算东西、南北方向的水平移动值，最终得出各像素点的三维形变值，包括各像素点的东西、南北方向的水平移动值及下沉值，即得到整个矿区的三维形变场。