矿区沉陷水域面积识别方法及系统技术方案

本发明专利技术提供矿区沉陷水域面积识别方法及系统，方法包括：在采煤沉陷区采集沉陷数据，以确定采煤沉陷区信息；根据采煤沉陷区信息，在采煤沉陷区，按照预置数目及反射器安装位置，安装人工角反射器；获取雷达卫星影像以及卫星轨道数据，据以作为PS

【技术实现步骤摘要】
矿区沉陷水域面积识别方法及系统


[0001]本专利技术涉及矿区沉陷情况数据处理领域，具体涉及矿区沉陷水域面积识别方法及系统。

技术介绍

[0002]煤矿沉陷区是地下煤炭被采出后，将在原位形成采空区，随着采空区面积增大，上覆岩层将会发生移动与变形，当采空区面积达到一定程度后，上覆岩层的变形和破坏将会影响到地表，引起地面沉陷，地下水会不断的漫入地面，或随着时间的推移，雨雪的汇入，最终形成一块沉陷水域，随着掘进面的加大，沉陷区也随之加大，地表的积水也不断的加深，对地表的生态环境以及周边居民的居住条件均会造成一定的影响。
[0003]在计算采煤沉陷水域面积过程中，技术人员发现，采煤沉陷区环境复杂，不规则的沉陷水域地形和矿区特有的人文环境水域面积计算困难。传统测量工作耗时耗力，需要测量人员行走在沉陷水域边缘，无法保障人身安全；无人机摄影测量技术的兴起为沉陷水域面积计算提供了新方法，例如公布号为CN114167414A的现有专利技术专利申请文献《一种无人机DEM与InSAR相位融合获得高精度地表沉陷盆地的方法》，该方法包括以下步骤：S1、数据获取；通过InSAR获取目标时间段内的N景SAR影像，并通过UAV航摄在目标时间段内先后获取两期DEM数据；S2、数据转换；将步骤S1获取的N景SAR影像进行干涉和解缠处理，获取N
‑
1幅解缠相位，通过“叠加”和重缠绕处理，得到复数缠绕相位；将步骤S1获取的两期DEM数据相减获得矿区沉陷大变形；再将矿区沉陷大变形根据雷达波长转换为绝对干涉相位，并转换为缠绕相位，得到含有大变形的缠绕相位；
[0004]S3、相位融合；将步骤S2获取的含有大变形的缠绕相位与复数缠绕相位融合，修正SAR相位中的整周数，得到含有大变形的融合相位；S4、数据解算；通过解算处理，最终得到完整、准确的矿区沉陷盆地变形。但是前述技术目前受无人机电池续航以及天气影响较大，并且对作业人员的专业能力要求较高；而常常用于地表沉陷监测领域的合成孔径干涉雷达(InSAR)技术，其主要利用卫星进行观测，可实现全天候全天时的观测，可以用于沉陷水域的面积识别，例如公布号为CN115436941A的现有专利技术专利申请文献《融合时空模拟相位和DInSAR相位获取地表沉陷序列的方法》方法包括：获取矿区开采监测区域的概率积分法模型参数和时间函数模型参数，并根据概率积分法模型参数和时间函数模型参数，构建矿区开采沉陷时空模型；获取矿区开采监测区域的DInSAR相位，并根据矿区开采沉陷时空模型获取矿区开采监测区域的模拟相位；根据DInSAR相位和模拟相位获取融合相位，并对融合相位进行解缠，以获取矿区开采监测区域的地表沉陷序列，但该现有技术方案在监测地表大量级形变方面存在技术缺陷。
[0005]现有技术目前存在的缺点：
[0006]1、传统水准测量技术耗时耗力，需要测量人员行走在沉陷水域边缘，无法保障人身安全；
[0007]2、无人机摄影测量技术目前受无人机电池续航以及天气影响较大，并且对作业人
员的专业能力要求较高；
[0008]3、InSAR技术无法监测到沉陷中心大量级形变；
[0009]4、采煤沉陷水域无法找到PS
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InSAR技术需要的永久散射点。
[0010]综上，现有技术存在依赖人工操作时安全性低、采用无人观测设备时受实际应用环境制约、无法监测大量级形变以及测量精度较低制约的技术问题。

技术实现思路

[0011]本专利技术所要解决的技术问题在于如何解决依赖人工操作时安全性低、采用无人观测设备时受实际应用环境制约、无法监测大量级形变以及测量精度较低制约的技术问题。
[0012]本专利技术是采用以下技术方案解决上述技术问题的：矿区沉陷水域面积识别方法包括：
[0013]S1、在采煤沉陷区采集沉陷数据，以确定采煤沉陷区信息；
[0014]S2、根据采煤沉陷区信息，在采煤沉陷区，按照预置数目及反射器安装位置，安装不少于2个的人工角反射器；
[0015]S3、获取预置数量的雷达卫星影像、相同区域的DEM数据以及每幅雷达卫星影像对应的卫星轨道数据，据以作为PS
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InSAR技术的数据；
[0016]S4、使用预置工具处理S3步骤中获取的雷达卫星影像数据，以得到主从像对连接关系，据以生成连接图；
[0017]S5、根据主从像对连接关系，进行干涉工作流的操作，以得到干涉图；
[0018]S6、利用预置工具的PS反演模型，对干涉图进行去地平效应及大气校正操作，以得到PS反演形变结果，即地表沉陷点云数据；
[0019]S7、投影处理PS获得的地表沉陷点云数据，以进行地理编码，利用预置表达工具表达地理编码之后的地表沉陷点云数，获取沉陷水域范围数据，结合沉陷量、沉陷范围以及《建筑物下、铁路下和水体下采煤规范》规定的高潜水位地区地表下沉1.5米为积水边界，据以计算得到沉陷积水区的位置面积数据。
[0020]本专利技术采用InSAR的升级技术PS
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InSAR技术进行采煤沉陷水域的识别及面积计算，并设计了一种人工角反射器，用于提高PS
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InSAR技术的精度。本专利既具有InSAR技术全天候全天时的监测特点，又具有高精度沉陷水域面积计算的优点，能够实现采煤沉陷水域快速准确的识别以及面积的计算。
[0021]在更具体的技术方案中，步骤S1中，采煤沉陷区信息包括：沉陷边界区域、最大下沉点处以及工作面信息。
[0022]在更具体的技术方案中，步骤S2中，反射器安装位置包括：沉陷边界区域、最大下沉点处、工作面周围数据以及采煤未影响区域。
[0023]在更具体的技术方案中，人工角反射器包括：反射体、角度调节装置以及基底固定装置；角度调节装置包括：防松螺母、不少于2根的可调式连接杆以及可拆卸装置，用以旋转角度调节装置至适用反射方位，调节防松螺母，以将反射体固定于适用反射方位；调整可调式连接杆，将反射体调节至适用俯仰角度，以反射入射雷达波。
[0024]在更具体的技术方案中，可调节式连接杆加工为套接机构，防松螺母穿设于可调节式连接杆的预置方位固定位置，可调节式连接杆的支撑端通过可拆卸装置，连接基底固
定装置，可调节式连接杆的固定端连接反射体，用以支撑调节反射体，人工角反射器还包括：塌陷区水泥固定桩，用以通过固定基底固定装置，将人工角反射器安装于塌陷区水泥固定桩。
[0025]本专利技术中的技术架构使用的是内角为30
°
、30
°
、120
°
的等腰三角反射体，这种构造反射面更大，更容易将卫星雷达的信号反射回卫星接收器。避免了传统的直角三角反射体反射面较小，导致接收卫星信号能力有限的缺陷。
[0026]本专利技术中的本技术架构拥有3根可调式连接杆，可以360
°
任意方向调节方向，更好的接收卫星雷达的信号。解决了现有技术中由于调角组件及方式单一，导致角度调节有限的问题。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.矿区沉陷水域面积识别方法，其特征在于，所述方法包括：S1、在采煤沉陷区采集沉陷数据，以确定采煤沉陷区信息；S2、根据所述采煤沉陷区信息，在所述采煤沉陷区，按照预置数目及反射器安装位置，安装不少于2个的人工角反射器；S3、获取预置数量的雷达卫星影像、相同区域的DEM数据以及每幅所述雷达卫星影像对应的的卫星轨道数据，据以作为PS
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InSAR技术的数据；S4、使用预置工具处理所述S3步骤中获取的雷达卫星影像数据，以得到主从像对连接关系，据以生成连接图；S5、根据所述主从像对连接关系，进行干涉工作流的操作，以得到干涉图；S6、利用预置工具的PS反演模型，对所述干涉图进行去地平效应及大气校正操作，以得到PS反演形变结果，即地表沉陷点云数据；S7、投影处理所述地表沉陷点云数据，以进行地理编码，利用预置表达工具表达地理编码之后的地表沉陷点云数，获取沉陷水域范围数据，结合所述沉陷量、所述沉陷范围以及积水边界，据以计算得到沉陷积水区的位置面积数据。2.根据权利要求1所述的矿区沉陷水域面积识别方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述采煤沉陷区信息包括：沉陷边界区域、最大下沉点处以及工作面信息。3.根据权利要求1所述的矿区沉陷水域面积识别方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述反射器安装位置包括：沉陷边界区域、最大下沉点处、工作面周围数据以及采煤未影响区域。4.根据权利要求3所述的矿区沉陷水域面积识别方法，其特征在于，所述人工角反射器包括：反射体、角度调节装置以及基底固定装置；所述角度调节装置包括：防松螺母、不少于2根的可调式连接杆以及可拆卸装置，用以旋转所述角度调节装置至适用反射方位，调节所述防松螺母，以将所述反射体固定于所述适用反射方位；调整所述可调式连接杆，将所述反射体调节至适用俯仰角度，以反射入射雷达波。5.根据权利要求4所述的矿区沉陷水域面积识别方法，其特征在于，所述可调节式连接杆加工为套接机构，所述防松螺母穿设于所述可调节式连接杆的预置方位固定位置，所述可调节式连接杆的支撑端通过所述可拆卸装置，连接所述基底固定装置，所述可调节式连接杆的固定端连接所述反射体，用以支撑调节所述反射体，所述人工角反射器还包括：塌陷区水泥固定桩，用以通过固定基底固定装置，将所述人工角反射器安装于所述塌陷区水泥固定桩。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：苗伟，赵得荣，安士凯，徐燕飞，郭红星，程海燕，蒋忠利，胡林，李浩，
申请(专利权)人：淮南矿业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：