[发明专利]一种采煤沉陷区INSAR影像快速识别方法

摘要

本发明公开了一种采煤沉陷区INSAR影像快速识别方法，属于煤矿区地面沉降监测技术领域，包括以下步骤：步骤1、数据预处理；步骤2、连接图生成；步骤3、干涉处理；步骤4、轨道精炼和重去平；步骤5、SBAS形变估算；步骤6、SBAS形变估算精炼；步骤7、地理编码；步骤8、结果分析。该方法结合采煤沉陷区危害大、监测迫切性强的情况，根据Sentinel‑1卫星影像及SBAS的技术特点，运用SBAS‑INSAR技术监测研究区地表时间序列的形变动态演变。本发明基于SBAS‑INSAR技术可以快速准确的监测采煤沉陷地表的范围及垂直变化速率，适合推广应用。

主权项

1.一种采煤沉陷区INSAR影像快速识别方法，其特征在于，步骤1、数据预处理：遴选研究期间相同极化方式的16景影像数据，根据研究区矢量范围裁切影像得到案例研究区，获取研究区的多时相SLC数据；下载最新的覆盖研究区的SRTM‑3 Version4 DEM影像数据，以辅助研究区地形信息的生成；根据数据类型，设置流程处理的相关基础参数，其中Azimuth Looks参数设置为1，Range Looks设为4，Cartographic Grid Size设为20m，并将Range/Azimuth Window Size Fine参数设置为40，重采样方法为四次立体卷积法；步骤2、连接图生成：考虑到采煤沉陷区分布及影响范围的特殊性，将16景影像空间基线设为临界基线的0‑30％，时间基线设为0‑100d，采用德洛尼处理方法进行3D解缠，冗余度设置为高；本步骤同时生成相关工程文件auxiliary.xml，记录进行的每一步处理，以及数据索引，作为后面每一步骤的输入文件；步骤3、干涉处理：去平、滤波和相位解缠，其他影像数据与超级主影像进行配准，为轨道精炼和重去平以及为SBAS关键步骤反演做准备；步骤4、轨道精炼和重去平：选择具有代表性的解缠及差分干涉后的结果，输入地表高程数据，在地形平坦、没有相位跃变和形变条纹的区域均匀选取典型的GCP控制点，采用三次轨道精炼多项式估算轨道精炼和相位偏移量，消除斜坡相位，并基于控制点对所有数据进行重去平；步骤5、SBAS形变估算：本步骤实质为估算研究区的形变速率和残余地形；输入步骤4生成的工程文件，选择线性处理模型并生成形变速率和残余地形相关文件；步骤6、SBAS形变估算精炼：去除大气干扰并计算研究时间序列上的位移；在步骤5得到的形变速率基础上，进行定制的大气滤波，低通滤波量级为1200m，高通滤波为365d，精炼方式为轨道精炼，以估算和去除大气相位，得到更加精确的研究区时间序列最终位移结果；步骤7、地理编码：以DEM数据为辅助，将步骤6生成的工程文件编码到GCS‑WGS‑84坐标系，输出结果为SI_vel_geo图像，其中高度精度误差控制在5mm/a，变化速率精度误差控制在8mm/a；步骤8、结果分析：分析取得的结果图像，图像内的像元值即为该区域的平均纵向位移速率，通过对图像进行密度分割彩色渲染，能发现地表沉降区域异质性情况；通过时间序列栅格分析工具，能定位到采煤塌陷明显的区域，绘制研究时段内该区域的形变图，通过野外实地验证，其精度能达毫米级。