[发明专利]多源数据监测矿区形变的时空特性及越界开采识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种时空特性及越界开采识别方法，尤其适用于矿山安全监测中使用的多源数据监测矿区形变的时空特性及越界开采识别方法。

背景技术

矿区地表沉降现象是每个矿区都面临的现实问题。矿区的地表沉降在一定程度上影响正常的采矿秩序，当沉降十分严重时，会影响采矿活动的安全进行。现有监测矿区沉降的技术手段主要包含常规水准测量、GPS测量，这些变形监测技术都是对点而言，且严重依赖参考点的稳定性，无法获取大范围的整体变形量。新型的合成孔径雷达干涉测量技术（InSAR）和三维激光扫描技术能克服传统点监测的局限性，能快速获取整个监测区域的整体变形量。但现有的技术方法有一定的局限性，InSAR技术在矿区局部区域受时间分辨率和失相干的影响，并不能获取完整区域的地表形变。不同数据源的InSAR监测结果不能得到有效融合。而三维激光扫描技术在获取大范围的地表形变时性价比不高，但在获取局部区域的地表形变上有独特的优势。如何将不同数据源、不同监测技术有效融合来监测整个矿区的地表形变是本发明专利的主要内容。

非法越界开采是许多矿山存在的顽疾。有关部门为制止此类行为，采取了多种措施。但由于一些越界开采识别、发现困难，且采取了防范措施，导致屡禁不止，严重影响矿山正常开采秩序，形成安全事故隐患，造成重大伤亡事故，给人民的生命财产及生态环境带来重大损失。国务院2013年8月通报的山东省济南市章丘市埠东粘土矿采取打密闭逃避检查的方式，在批复的采矿许可范围以外长期、非法盗采已经关闭的煤矿残留煤柱，导致老采空区积水溃入工作面，造成9人死亡，1人失踪。

现有的矿山非法开采监督大多采用“逐级统计上报、群众举报、现场巡查”的方法进行，周期长、时效性差、人为因素影响大、准确度低。近年来，有关单位研究过全球定位系统（GPS），遥感（RS），地理信息系统（GIS）技术在非法开采监督管理中的应用，其技术路线为选择不同分辨率的遥感数据，从矿山铺助设施、道路、矿堆、矸石的特征出发，进行矿山开采状况遥感解译；利用卫星定位；以GIS为支撑实现采矿权数据、规划数据图层与遥感专题数据的叠加分析和相关分析，判断是否存在非法采矿现象；开发了矿产资源开发远程监控系统，通过在人员、设备等井下关键移动目标上安装射频识别（RFID）定位卡，获取实时位置信息、路由信息、历史轨迹信息，并将其传输到监控中心，一旦越界采矿，系统便自动报警。但由于非法开采者常常采取措施规避监管，或由于非法开采识别问题的复杂性，常常导致以上方法或系统失效。国内外在运用物探法、化探法和钻探法等方法探测地下开采区域的研究成果较为突出，但这些方法费时费力，不太适合特定的非法开采快速确定等要求。

地下资源开采到一定程度时，会在地表或多或少留下地表沉陷现象，若能有效捕捉、描述到这些现象，揭示出这些地表沉降的时空关系，理论上就可在某种程度上识别出地下开采区域，进而识别出越界开采矿区。现有的测量手段主要是传统的水准测量和GPS测量，传统的手段测量效率低下，且得到的测量结果是局部的、点状的。传统识别非法开采的手段主要是实地调研，这往往受到矿区相关人员的阻挠，且花费大。高效、快速、自动识別越界开采区是遏制非法开采问题的关键。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提供一种采用航空遥感技术，精度高，方法简单，节省劳动力，识别效率高，误差率低的多源数据监测矿区形变的时空特性及非法开采识别的方法。

为实现上述技术目的，本发明的一种多源数据监测矿区形变的时空特性及越界开采识别的方法，其特征在于包括步骤如下：

a.利用合成孔径雷达（SAR）获取并优化处理数据：

利用卫星平台上搭载的SAR传感器获取覆盖整个被监测矿区的SAR影像数据，所述卫星为：ENVISAT卫星、ALOS卫星和TerraSAR-X卫星；将通过卫星获取的SAR数据，先通过选择合适的主、辅影像构成干涉对，从而缩短差分干涉对的空间基线和时间基线长度，提高监测结果的精度和可靠性；

其中ENVISAT卫星优选选取时间基线小于500天，垂直空间基线小于900m的影像对，TerraSAR-X卫星优选选取时间基线小于500天，垂直空间基线小于400m的影像对，ALOS卫星优选选取时间基线小于500天，垂直空间基线小于1200m的SAR影像对来做差分干涉处理，差分干涉处理完优选SAR数据影像对后，对其余所有的SAR影像对做差分干涉处理，分别得到对应三种卫星的三幅被测矿区的沉降结果图；

b.将多卫星平台的SAR数据监测数据融合：