[发明专利]一种集成D-InSAR和GIS技术的地下非法采矿识别方法及系统

说明书

本发明公开了一种集成D‑InSAR和GIS技术的地下非法采矿识别方法及系统，综合集成D‑InSAR技术和GIS技术，以矢量、数字栅格、雷达影像、社会举报等为数据基础，以oracle 13g框架为底层平台，构建开采沉陷时空数据库；通过调用ArcGIS Engine10.3提供的属性获取、图形裁剪、要素转换、重分类、栅格技术、叠加分析、地图代数、等值线以及曲率和坡度生成等空间数据处理和分析算法，实现海量数据的管理和处理技术、形变信息的提取技术和地下非法采矿的识别，本发明实现了对地下非法采矿行为进行实时动态监测的目的。

技术领域

本发明涉及非法采矿识别领域，具体涉及一种集成D-InSAR和GIS技术的地下非法采矿识别方法及系统。

背景技术

当前，煤矿开采作为发展中国家经济发展的重要手段之一，破坏了生态环境，扰动了地球表面和岩石圈的自然平衡，造成地面沉陷等自然灾害隐患，引发了一系列严重的矿难事件。一直以来，中国的煤炭产量居世界第一位，占国家矿产总量的90％以上，其中95％属于地下开采。据中国国家安全生产监督管理总局统计，2003年中国生产了占全球35％的煤矿产量，却占据了全球因煤矿开采导致死亡人数的80％，且大部分矿难都是由地下非法采矿造成。随着煤矿资源需求的增加和利益的驱动致使地下非法采矿频繁发生，尽管各地政府相继采取有关措施对其进行严打整治，它始终是采矿行业无法消除的一种顽疾，由于地下非法采矿点及其隐蔽且分布广特征，单一地依靠矿山执法部门对地下非法采矿区进行逐企、逐村、逐户的“地毯式”排查，很难及时、准确地找出非法采矿区的具体位置，且费时费力费财。目前对于地下非法开采的监测主要是以传统方法为主，也有一些利用微震和信息化网络技术来采集地下数据为手段来进行小范围的监测，但监测范围较小，定位精度也不理想。随着地下非法开采煤矿资源所引发灾难事故的不断加剧，寻求一种能够对地下非法开采进行大范围实时动态监测的高新技术变得越来越紧迫。

由于地下非法采矿是未取得采矿许可证擅自在地下秘密开展的活动，具有极高的隐蔽性，故开采的具体位置和时间无法确定，但在地下资源被开采出来后，其上覆岩层应力平衡遭到破坏，在一定时间的延迟后，将波及到地表，导致采空区上方的地表产生规律的形变。

因此，通过周期性地获取区域内地表形变信息和特征分布图，建立以沉陷特征为主的地表形变和地下采空区的时空关系模型，可及时地掌握地表形变规律及地下非法采空区的开采情况，从而推测出地下采矿活动开展的时间和位置，为识别地下非法采矿行为提供决策依据。

地下开采引起的地表形变过程是十分复杂的动态力学过程，对其演变规律的掌握依赖于实地观测资料的积累。常规的大地水准、全站仪或GPS观测方法，获取的是监测区域地表上某个点的沉降信息，存在着观测成本高、周期长、离散点不足、空间分辨率低等问题，无法满足大范围的监测要求。尤其是对于地下非法采矿行为，它的具体位置是未知的，故很难利用常规的方法监测到由不确定地下采矿区引起的地表形变。合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar，InSAR)是近年来快速发展起来的空间对地观测新技术，与常规方法相比，具有全天候、全天时、高分辨率和连续空间覆盖的优势，能实施大范围内连续地表监测，具有探测地表微小形变的能力，其差分干涉测量模式(D-InSAR)在国内外矿区地面沉降监测的应用中均取得了很多成功的案例，监测精度能达到毫米级。同时，随着以ALOS-PALSAR，TerraSAR-X为代表的第二代SAR卫星系统的相继发射成功，星载SAR数据日益丰富，这都为利用D-InSAR技术实时动态监测整个区域范围内地表形变提供了数据保障和技术支撑。