关闭矿井的地表抬升预测方法、装置、终端设备及介质制造方法及图纸

本申请适用于地表形变监测技术领域，提供了一种关闭矿井的地表抬升预测方法、装置、终端设备及介质，通过获取关闭矿井的雷达观测数据，并利用时序InSAR方法对雷达观测数据进行处理，得到关闭矿井的LOS向形变数据；利用Hossfeld函数模型对每个地表点位的地表抬升进行拟合，并建立该地表点位对应的LOS向形变数据与Hossfeld模型的关系表达式；利用遗传算法对关系表达式的参数进行反演，得到该地表点位对应的参数值；利用参数值对Hossfeld函数模型进行更新，得到该地表点位的地表抬升预测模型；利用地表抬升预测模型对该地表点位，在待测时刻的地表抬升进行预测。本申请能提高关闭矿井的地表抬升预测的准确性。矿井的地表抬升预测的准确性。矿井的地表抬升预测的准确性。

【技术实现步骤摘要】
关闭矿井的地表抬升预测方法、装置、终端设备及介质


[0001]本申请属于地表形变监测
，尤其涉及一种关闭矿井的地表抬升预测方法、装置、终端设备及介质。

技术介绍

[0002]随着我国煤炭行业去产能步伐不断加快与煤炭资源的枯竭，大量设备落后、效率低下、污染严重的煤矿逐渐关闭。然而，矿井关闭后，地表也会发生移动，存在由开采后空隙的汇聚引起的残余沉降和由地下水反弹至脱水含水层引起的地表隆起，关闭矿井地表和地下地质环境灾害(比如地下水污染、生态环境退化、老窑水、残余沉降等)越来越突出，难以满足关闭矿井再利用、资源枯竭型城市转型升级以及周边矿山安全生产等国家重大需求。目前，对于关闭矿井的地表抬升监测通常采用传统的测量方法，如水准测量、全球导航卫星系统(GNSS，Global Navigation Satellite System)等，但是传统的测量方法存在一些局限，如成本高、测量范围的限制、矿区野外测量存在风险等。而合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR，Interferometric SyntheticAperture Rader)因具有覆盖范围广、全天候全天时、高分辨率、低成本、历史回溯等抬升监测优势，已成为观测关闭矿井地表抬升的一种非常有效的监测技术。
[0003]近年来，国内外学者利用星载InSAR数据尝试监测了关闭矿井长周期(几年甚至数十年)地表时序抬升，发现了大部分水系补给丰富的关闭矿井地表存在从残余沉降到缓慢回弹的演化规律。有学者观察到矿井关闭后地下水持续反弹，并引入InSAR技术结合物理力学模型对由地下水反弹引起的关闭矿井地表抬升做预测。而现有的对地表抬升的预测模型主要基于有效应力原理等土力学模型，这些模型的优势是通过引入物理力学模型并结合地下水位等参数对关闭矿井地表抬升建模预测，理论上基于物理力学规律预测的地表抬升情况更贴合实际，但是该预测方法高度依赖于矿井的地下水位等观测参数，这些参数必须要经过实地测量才能获取，而大部分矿井关闭后就不再进行观测了，因此关闭后的矿井会由于缺少预测模型所需的地下水位等参数，导致地表抬升预测不准确或无法进行地表抬升的预测。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种关闭矿井的地表抬升预测方法、装置、终端设备及介质，可以解决目前关闭矿井的地表抬升预测不准确的问题。
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种关闭矿井的地表抬升预测方法，包括：
[0006]获取目标关闭矿井预设时间段的雷达观测数据，并利用时序InSAR方法对雷达观测数据进行处理，得到目标关闭矿井的LOS向形变数据；LOS向形变数据包括目标关闭矿井的多个地表点位的地表抬升值；
[0007]针对多个地表点位中的任一地表点位，执行以下步骤：
[0008]利用Hossfeld函数模型对该地表点位的地表抬升进行拟合，并建立该地表点位对
应的LOS向形变数据与Hossfeld模型的关系表达式；
[0009]利用遗传算法对关系表达式的参数进行反演，得到该地表点位对应的参数值；
[0010]利用参数值对Hossfeld函数模型进行更新，得到该地表点位的地表抬升预测模型；
[0011]利用地表抬升预测模型对该地表点位，在待测时刻的地表抬升进行预测。
[0012]可选的，利用Hossfeld函数模型对该地表点位的地表抬升进行拟合，包括：
[0013]通过计算公式
[0014][0015]得到该地表点位的地表抬升拟合值D
H
(t)；其中，a表示地表抬升值影响参数，b表示地表抬升时间影响参数，c表示地表抬升速度影响参数，t表示单位时间。
[0016]可选的，建立的关系表达式如下：
[0017][0018]其中，表示目标关闭矿井在地表点位(x,y)的解缠相位，表示雷达的波长，表示(x,y)点从t
n
‑1到t
n
时间段内的地表抬升值，n表示预设时间段的最大值。
[0019]可选的，地表抬升预测模型的表达式如下：
[0020][0021]其中，t
k
表示第k个时刻，k＝1,2,...,n，D(t
k
)表示该地表点位在t
k
时刻地表抬升的预测值，均表示经过遗传算法反演得到的该地表点位对应的参数值。
[0022]第二方面，本申请实施例提供了一种关闭矿井的地表抬升预测装置，包括：
[0023]数据获取模块，用于获取目标关闭矿井预设时间段的雷达观测数据，并利用时序InSAR方法对雷达观测数据进行处理，得到目标关闭矿井的LOS向形变数据；LOS向形变数据包括目标关闭矿井的多个地表点位的地表抬升值；
[0024]关系式构建模块，用于利用Hossfeld函数模型对该地表点位的地表抬升进行拟合，并建立该地表点位对应的LOS向形变数据与Hossfeld模型的关系表达式；
[0025]参数反演模块，用于利用遗传算法对关系表达式的参数进行反演，得到该地表点位对应的参数值；
[0026]预测模型构建模块，用于利用参数值对Hossfeld函数模型进行更新，得到该地表点位的地表抬升预测模型；
[0027]地表抬升预测模块，用于利用地表抬升预测模型对该地表点位，在待测时刻的地表抬升进行预测。
[0028]第三方面，本申请实施例提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述的关闭矿井的地表抬升预测方法。
[0029]第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的关闭矿井的地表抬升预测方法。
[0030]本申请的上述方案有如下的有益效果：
[0031]在本申请的一些实施例中，通过获取目标关闭矿井预设时间段的雷达观测数据，并利用时序InSAR方法对雷达观测数据进行处理，得到目标关闭矿井的LOS向形变数据，然后利用Hossfeld函数模型对该地表点位的地表抬升进行拟合，并建立该地表点位对应的LOS向形变数据与Hossfeld模型的关系表达式，再利用遗传算法对关系表达式的参数进行反演，得到该地表点位对应的参数值，然后利用参数值对Hossfeld函数模型进行更新，得到该地表点位的地表抬升预测模型，最后利用地表抬升预测模型对该地表点位，在待测时刻的地表抬升进行预测。其中，利用遗传算法对关系表达式的参数进行反演，并通过反演后的参数值对Hossfeld函数模型进行更新，得到地表抬升预测模型，只需要参考InSAR数据就能对地表抬升进行预测，不会受到复杂地形环境因素的影响，从而提高关闭矿井的地表抬升预测的准确性。
[0032]本申请的其它有益效果将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种关闭矿井的地表抬升预测方法，其特征在于，包括：获取目标关闭矿井预设时间段的雷达观测数据，并利用时序InSAR方法对所述雷达观测数据进行处理，得到所述目标关闭矿井的LOS向形变数据；所述LOS向形变数据包括目标关闭矿井的多个地表点位的地表抬升值；针对所述多个地表点位中的任一地表点位，执行以下步骤：利用Hossfeld函数模型对该地表点位的地表抬升进行拟合，并建立该地表点位对应的LOS向形变数据与所述Hossfeld模型的关系表达式；利用遗传算法对所述关系表达式的参数进行反演，得到该地表点位对应的参数值；利用所述参数值对所述Hossfeld函数模型进行更新，得到该地表点位的地表抬升预测模型；利用所述地表抬升预测模型对该地表点位，在待测时刻的地表抬升进行预测。2.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，所述利用Hossfeld函数模型对该地表点位的地表抬升进行拟合，包括：通过计算公式得到该地表点位的地表抬升拟合值D
H
(t)；其中，a表示地表抬升值影响参数，b表示地表抬升时间影响参数，c表示地表抬升速度影响参数，t表示单位时间。3.根据权利要求2所述的预测方法，其特征在于，建立的关系表达式如下：其中，表示目标关闭矿井在地表点位(x,y)的解缠相位，λ表示雷达的波长，表示(x,y)点从t
n
‑1到t
n
时间段内的地表抬升值，n表示所述预设时间段的最大值。4.根据权利要求3所述的预测方法，其特征在于，所述地表抬升预测模型的表达式如下：其中，t
k
表示第k个时刻，k＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨泽发，柴嘉遥，吴立新，李志伟，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：