热红外与雷达遥感联合探测煤火的方法技术

本发明专利技术公开了一种热红外与雷达遥感联合探测煤火的方法，包括：获取预定区域的热红外遥感影像，并通过地表温度反演得到预定区域的地表温度信息；获取预定区域的SAR影像，并通过InSAR时序分析得到预定区域的地表形变信息；根据预定区域的地表形变信息设计生成相应的带通滤波器；通过带通滤波器对地表温度信息进行空间滤波，以得到预定区域的疑似煤火分布位置。根据本发明专利技术的方法，能够提高煤火探测的效率、准确性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
热红外与雷达遥感联合探测煤火的方法
本专利技术涉及勘探
，特别涉及一种热红外与雷达遥感联合探测煤火的方法。
技术介绍
煤火指的是埋藏在地下的煤炭因自然或人为因素引燃后，没有及时被发现和治理，逐步蔓延发展形成规模较大的煤田火灾。煤火不但会导致煤炭资源的大量浪费而且还会产生大量的有毒有害气体、危及矿井生产安全，造成大气污染，危害矿区脆弱的生态环境，甚至居民健康。同时煤田的火灾会蚕食矿井的煤柱，破坏废弃矿井地质结构稳定性，引发地面沉降、塌陷、地裂缝等地质灾害，威胁当地基础设施和居民生命财产安全。另外，塌陷和地裂缝等地质灾害又会加剧氧气的输送，进一步加剧了地下煤火燃烧的强度，形成一个恶性循环，给地下煤火的灭火工作造成了极大的困难，因此，地下煤火的及时发现和治理对于抑制煤火过快发展趋势和减少环境危害非常必要。近年来煤火的发展出现了一些新的特点：(1)随着矿井开采深度的增加，煤火向深部发展；(2)深部的煤火变得更加隐蔽；(3)经过煤火治理后残存煤火再治理难较大；(4)治理过的煤火区存在复燃现象。传统实地调查方法对煤火探测难以满足实际的需求，而目前的诸多其他煤火探测方法的效率、准确性和可靠性还有待进一步提高。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种热红外与雷达遥感联合探测煤火的方法，能够提高煤火探测的效率、准确性和可靠性。为达到上述目的，本专利技术提出了一种热红外与雷达遥感联合探测煤火的方法，包括以下步骤：获取预定区域的热红外遥感影像，并通过地表温度反演得到所述预定区域的地表温度信息；获取预定区域的SAR(SyntheticApertureRadar，合成孔径雷达)影像，并通过InSAR(InterferometricSyntheticApertureRadar，干涉雷达)时序分析得到所述预定区域的地表形变信息；根据所述预定区域的地表形变信息设计生成相应的带通滤波器；通过所述带通滤波器对所述地表温度信息进行空间滤波，以得到所述预定区域的疑似煤火分布位置。根据本专利技术实施例的热红外与雷达遥感联合探测煤火的方法，通过根据预定区域的热红外遥感影像得到预定区域的地表温度信息，并根据预定区域的SAR影像得到预定区域的地表形变信息，以及根据预定区域的地表形变信息设计生成相应的带通滤波器，并通过该带通滤波器对地表温度信息进行空间滤波，以得到预定区域的疑似煤火分布位置，由此，结合温度与地表形变两个条件来确定煤火位置，能够提高煤火探测的效率、准确性和可靠性。另外，根据本专利技术上述实施例提出的热红外与雷达遥感联合探测煤火的方法还可以具有如下附加的技术特征：获取预定区域的热红外遥感影像，并通过地表温度反演得到所述预定区域的地表温度信息，具体包括：对热红外遥感影像进行预处理，其中，所述预处理包括几何校正、辐射校正和大气校正；根据矿区的矢量边界和图像的解译对疑似煤火分布区遥感图像进行裁剪，得到所述预定区域的热红外遥感数据；通过波段运算计算归一化差值植被指数，并计算地表比辐射率；根据辅助大气透过率数据得到预定区域的大气水汽含量；对所述预定区域的热红外遥感数据进行地表温度反演，得到所述预定区域的地表温度信息。其中，对所述预定区域的热红外遥感数据进行地表温度反演的计算公式为：其中，γ和δ为普朗克方程相关的系数，其中，εi为第i波段的地表比辐射率，Li表示该波段的星上辐射亮度，单位为W·m-2·sr-1·μm-1，Ti表示该波段的星上亮度温度，单位为K，ψ1、ψ2、ψ3为三个大气参数，由大气水汽含量计算得到。获取预定区域的SAR影像，并通过InSAR时序分析得到所述预定区域的地表形变信息，具体包括：从N+1幅所述预定区域的SAR影像中选择一幅影像作为主影像，其他N幅影像作为从影像，将N幅从影像和主影像进行配准，之后进行干涉处理，得到N幅干涉图，并通过计算获取影像覆盖时间的形变序列，其中，N为正整数；获取所述干涉图的干涉相位，并进行相位回归分析以及相位解缠，去除地形相干误差及大气相位；通过建立观测方程求解最终平均形变速率与各段时间形变量的数据，得到所述预定区域的地表形变信息。所述干涉图的干涉相位为：Φ(x)＝ΦR(x)+Φu(x)+Φσ(x)+Φa(x)+Φn(x)，其中，ΦR(x)为地形相位，Φu(x)为地表形变相位，Φσ(x)为干涉图的两幅SAR影像获取时大气不均匀产生的相位，Φa(x)为参考椭球引起的平地相位，Φn(x)为噪声，其中，其中，B⊥为基线在雷达视线向垂直方向的投影分量，R为雷达天线到地面两个参考点的斜距，△R为地面点形变前后雷达视线向斜距差，h为地面点的高程，λ为雷达信号波长，θ为雷达天线到地面两个参考点的入射角。其中，首先将所述地表形变信息中点的形变通过内插转化成所述预定区域面的地表沉降信息，然后以地表下沉量为构造带通滤波器的依据，通过设置合理的阈值范围，使得地表形变大于阈值的对应区域的热信号能通过带通滤波器，地表形变小于阈值的对应区域的热信号不能通过带通滤波器，或者被所述带通滤波器弱化，使得滤波之后的地表温度高温异常主要受到煤火的影响。通过所述带通滤波器对所述地表温度信息进行空间滤波，以得到所述预定区域的疑似煤火分布位置，具体包括：对滤波前的地表温度信息进行统计分析，统计出影像的均值μ和方差σ，提取出影像中大于μ+σ的像元和大于μ+2σ的像元，提取出地表高温异常区做两级分布，经过滤波排除部分非煤火导致的地表高温异常区域，留下的高温异常区所对应的范围作为最终提取到的煤火的两级疑似分布区域。附图说明图1为本专利技术一个实施例的热红外与雷达遥感联合探测煤火的方法的流程图；图2为本专利技术一个实施例的根据预定区域的热红外遥感影像获取预定区域的地表温度信息的流程图；图3为本专利技术一个实施例的根据预定区域的SAR影像获取预定区域的地表形变信息的流程图；图4为本专利技术一个实施例的设计带通滤波器及通过滤波得到预定区域的疑似煤火分布位置的流程图；图5为本专利技术一个实施例的滤波过程示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。下面结合附图来描述本专利技术实施例的热红外与雷达遥感联合探测煤火的方法。如图1所示，本专利技术实施例的热红外与雷达遥感联合探测煤火的方法，包括以下步骤：S1，获取预定区域的热红外遥感影像，并通过地表温度反演得到预定区域的地表温度信息。在本专利技术的一个实施例中，热红外遥感影像可由Landsat等卫星获取。具体地，如图2所示，步骤S1包括：首先可对热红外遥感影像进行预处理，其中，预处理包括几何校正、辐射校正和大气校正，然后根据矿区的矢量边界和图像的解译对疑似煤火分布区遥感图像进行裁剪，得到预定区域的热红外遥感数据，接着通过波段运算计算归一化差值植被指数(NDVI)，并使用NDVITEM法计算地表比辐射率。然后根据辅助大气透过率数据得到预定区域的大气水汽含量，再通过普适性单通道算法，对预定区域的热红外遥感数据进行地表温度反演，得到预定区域的地表温度信息。其中，对预定区域的热红外遥感数据进行地表温度反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热红外与雷达遥感联合探测煤火的方法，其特征在于，包括：获取预定区域的热红外遥感影像，并通过地表温度反演得到所述预定区域的地表温度信息；获取预定区域的SAR影像，并通过InSAR时序分析得到所述预定区域的地表形变信息；根据所述预定区域的地表形变信息设计生成相应的带通滤波器；通过所述带通滤波器对所述地表温度信息进行空间滤波，以得到所述预定区域的疑似煤火分布位置。

【技术特征摘要】
1.一种热红外与雷达遥感联合探测煤火的方法，其特征在于，包括：获取预定区域的热红外遥感影像，并通过地表温度反演得到所述预定区域的地表温度信息；获取预定区域的SAR影像，并通过InSAR时序分析得到所述预定区域的地表形变信息；根据所述预定区域的地表形变信息设计生成相应的带通滤波器；通过所述带通滤波器对所述地表温度信息进行空间滤波，以得到所述预定区域的疑似煤火分布位置。2.根据权利要求1所述的热红外与雷达遥感联合探测煤火的方法，其特征在于，获取预定区域的热红外遥感影像，并通过地表温度反演得到所述预定区域的地表温度信息，具体包括：对热红外遥感影像进行预处理，其中，所述预处理包括几何校正、辐射校正和大气校正；根据矿区的矢量边界和图像的解译对疑似煤火分布区遥感图像进行裁剪，得到所述预定区域的热红外遥感数据；通过波段运算计算归一化差值植被指数，并计算地表比辐射率；根据辅助大气透过率数据得到预定区域的大气水汽含量；对所述预定区域的热红外遥感数据进行地表温度反演，得到所述预定区域的地表温度信息。3.根据权利要求2所述的热红外与雷达遥感联合探测煤火的方法，其特征在于，其中，对所述预定区域的热红外遥感数据进行地表温度反演的计算公式为：其中，γ和δ为普朗克方程相关的系数，其中，εi为第i波段的地表比辐射率，Li表示该波段的星上辐射亮度，单位为W·m-2·sr-1·μm-1，Ti表示该波段的星上亮度温度，单位为K，ψ1、ψ2、ψ3为三个大气参数，由大气水汽含量计算得到。4.根据权利要求2或3所述的热红外与雷达遥感联合探测煤火的方法，其特征在于，获取预定区域的SAR影像，并通过InSAR时序分析得到所述预定区域的地表形变信息，具体包括：从N+1幅所述预定区域的SAR影像中选择一幅影像作为主影像，其他N幅影像作为从影像，将N幅从影像和主影像进行配准，之后进行干涉处理，得到N幅干涉图，并通过计算获...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫世勇，史珂，李毅，刘竞龙，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32