【技术实现步骤摘要】
一种基于InSAR技术的深部地下空间的定位方法
[0001]本专利技术涉及深部地下空间的定位方法领域，具体涉及一种基于InSAR技术的深部地下空间的定位方法。
技术介绍
[0002]地下工程的实施会导致周围岩层的原始应力平衡状态受到破坏，引起应力重新分布，直至达到新的平衡，在此过程中也是岩石产生移动和破坏的过程，也势必会诱发地表形变的产生。这为基于地表形变实现地下空间定位提供了可能。
[0003]目前，地下空间探测及定位技术主要是地球物理方法，包括微重力技术、瞬态电磁法，探地雷达监测、和温度测量等。这些方法利用地下工程诱发的岩体及地表的物理、化学变化，实现地下空间的位置及空间分布的反演与定位。以上方法均需要耗费大量人力物力财力，效率低，实施难度，且需要依赖先验信息。这些限制使地球物理方法难以实现大范围的地下空间定位与反演。
[0004]干涉合成孔径雷达技术(Interferometric synthetic aperture radar，InSAR)是一种主动微波遥感监测技术，利用相位干涉测量的方式获取地表形...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于InSAR技术的深部地下空间的定位方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：获取基于卫星平台SAR的地表时序形变和累积形变结果；S2：反演基于地表时序形变数据的地下工程方位角，具体为：S21、首先通过设置形变阈值，将时序形变结果图转换为二值图；S22、采用边缘检测算法实现二值图的纹理提取；S23、采用二维快速傅里叶变换将纹理图转换为频谱图；S24、对频谱图进行hough变换，结合局部峰值检测，进而获取各时序形变图主方向；S25、将获取的所有主方向进行平均，并结合时序形变发育趋势，最终确定地下空间方位角；S3：基于IPIM模型的地下空间反演算法：PIM模型将地下空间假设为长方体形状，并进一步将其细分为各个微小单元，假设微小单元间不存在联系，且独立移动，通过累加方式获得整个地下空间诱发的地表形变，具体函数表达式如下：其中：W
max
＝mqcosαl＝L1‑
s1‑
s
222
其中，W和U分别为地表沉降和水平位移；m为地下空间高度；q和b分别为沉降系数和水平移动系数；α、β和θ分别为地下空间倾角、主要影响角和影响传播角；H和H1埋藏深度；L1、L2分别为地下空间的主方向长度和垂直于主方向的长度；l为主方向计算长度；s1、s2分别为主方向的拐点偏移距，由于垂直于主方向的长度较小，故不存在拐点偏移
距；S为地下空间中心距计算原点的水平距离；ρ(y)为不同位置单元与其沉降盆地中心的水平偏移函数；r(y)为不同位置单元的影响半径函数；当地下空间为水平空间时，忽略倾角；地表任意点形变表示为：其中，U
E
和U
N
分别表示东西方向和南北方向的水平位移；和分别表示为煤层开采方向与东方向和北方向的夹角。2.如权利要求1所述的一种基于InSAR技术的深部地下空间的定位方法，其特征在于：步骤1的具体过程为：S11、收集卫星平台获取的覆盖监测区域的SAR影像数据；S12、对获取的SAR影像数据进行高精度配准、裁剪、滤波预处理操作后，采用时序D
‑
InSAR技术获取邻近时间SAR影像差分干涉图；高精度处理要求至少千分之一像元；S13、选取高相干、稳定点作为参考点进行相位解缠操作，获得地表时序形变结果；高相干是指城市区域相干性大于0.9，非城市区域相干性大于0.7；S14、将获取的形变结果依次叠加，得到地表累积形变结果。3.如权利要求1所述的一种基于InSAR技术的深部地下空间的定位方法，其特征在于：步骤S2具体步骤如下：步骤21：对每景地表形变结果设置形变阈值，形变阈值设置为区域平均地表形变或0，按照如下规则将形变结果转换为二值图：式中，Value为转换后二值图像素值，D
value
为地表形变值，D
thre
为设置的形变阈值；步骤22：利用Sobel算子实现二值图的纹理提取，其水平边缘和垂直边缘检测的公式如下：下：
式中，G
x
为水平边缘检测图像，G
y
为垂直边缘检测的图像，A为要进行梯度计算的图像，G为梯度计算结果，即二值图的纹理；步骤23：利用二维快速傅里叶变换法将图像从空间域转换到频率域中，二维快速傅里叶变换公式如下：式中，M和N为图像行列数据；步骤24：地下工程所诱发的地...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪云甲，王腾，张念斌，周大伟，赵峰，刁鑫鹏，张珂威，赵晓东，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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