申请/专利权人：内蒙古银宏能源开发有限公司;中国矿业大学;平安煤炭开采工程技术研究院有限责任公司

申请日：2022-03-08

公开（公告）日：2024-03-26

公开（公告）号：CN114608527B

主分类号：G01C5/00

分类号：G01C5/00;G01C11/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.26#授权;2022.06.28#实质审查的生效;2022.06.10#公开

摘要：本发明公开了一种基于煤矿开采地表沉陷特征的D‑InSAR和UAV摄影测量融合方法，涉及D‑InSAR和UAV融合的方法。通过D‑InSAR技术提取沉陷盆地边缘微小变形，UAV摄影测量技术获取沉陷盆地中心大梯度变形，再基于概率积分法将两者数据进行融合。本发明的技术方案为：先获取工作面信息，并通过D‑InSAR和UAV摄影测量技术获取矿区沉陷盆地信息，借助主断面的数据，初步获取到下沉系数；预计下沉值；重新预计下沉值，并对两个格网中的下沉值进行择优处理。充分利用D‑InSAR和UAV摄影测量技术的各自优势，联合两者技术分别监测矿区沉陷盆地的边缘微小形变和中心大量级形变，最终得到完整且准确地沉陷盆地。

主权项：1.一种基于煤矿开采地表沉陷特征的D-InSAR和UAV摄影测量融合方法，其特征在于，先获取工作面信息，并通过D-InSAR和UAV摄影测量技术获取矿区沉陷盆地信息，在包含下沉盆地的相同区域生成两个格网，分别获取两个格网中各个格网点的下沉值；通过UAV摄影测量获取的下沉盆地信息，计算出主要影响半径、主要影响角正切值，给定下沉系数的初始值，将主要影响角正切值、下沉系数以及工作面信息输入概率积分法预计模型预计主断面上每一个格网点的预计下沉值，再借助主断面的数据，初步获取到下沉系数；将工作面信息、主要影响角正切值以及上一步获取到的下沉系数输入概率积分法预计模型，预计格网中每一个格网点的预计下沉值，并对两个格网中各格网点的下沉值进行择优处理，此后，再更新主要影响角正切值、下沉系数；将更新后的主要影响角正切值、下沉系数以及工作面信息输入概率积分法预计模型，重新预计格网中每一个格网点的预计下沉值，并重新对两个格网中各格网点的下沉值进行择优处理；利用重新择优处理后的下沉值，进行插值拟合；在获取工作面信息，并获取到两个格网中各个格网点的下沉值，两个格网中格网点的下沉值分别记为W1、W2：之后按以下步骤进行融合：步骤1、通过UAV摄影测量获取的下沉盆地信息，先提取出矿区最大下沉值W0及其所在位置坐标X0,Y0，并确定下沉盆地的走向、倾向以及主断面位置，再提取主断面的下沉数据；步骤2、根据主断面的下沉数据，并进行插值拟合，拟合出下沉曲线；步骤3、在主断面的下沉曲线上分别寻找0.16W0和0.84W0的点，它们和下沉值为0.5W0的点，即下沉曲线拐点之间的平距均应为0.4r，r为主要影响半径，以此求出主要影响半径r；步骤4、以下沉曲线拐点以外距离r处作为提取D-InSAR监测的沉陷边缘下沉数据的边界，下沉曲线拐点以内距离r处作为提取UAV监测的沉陷中心的下沉数据的边界；根据确定的边界，分别提取主断面上D-InSAR和UAV摄影测量的下沉数据，获得实际的主断面上各个格网点的下沉值；步骤5、通过步骤3求得的r初步确定tanβ，tanβ＝Hr，H为开采深度；固定主要影响角正切值tanβ不变，再给定下沉系数q的初始值作为预计参数，并输入开采深度H、开采厚度、煤层倾角、走向长度、倾向长度以及主断面上各个格网点的XY坐标，利用概率积分法预计模型预计得到预计下沉值，获得预计的主断面上各个格网点的下沉值，在主断面各个格网点处，求得预计的下沉值与步骤4所获得的实际的下沉值之差；步骤6、给定q的上下界限以及寻优时q的步长，通过MATLAB软件根据拟合误差公式进行误差的计算，并寻找出数值范围内误差值最小的解；输出误差最小时的tanβ、q；步骤7、在概率积分法预计模型中输入步骤6获得的tanβ、q以及工作面信息，工作面信息包括开采深度H、开采厚度、煤层倾角、走向长度、倾向长度以及格网中所格网点的XY坐标，求出格网中所有格网点的预计的下沉值；步骤8、对格网中每一个格网点的预计下沉值Wxy，分别与W1、W2做差；步骤9、逐个对每一个格网点的W1或W2进行择优处理；步骤9.1、判断Wxy-W1W0是否小于7％，是则进行下一步，否则将W1剔除，保留W2，并进入步骤10；步骤9.2、判断Wxy-W2W0是否小于7％，是则进行下一步，否则将W2剔除，保留W1，并进入步骤10；步骤9.3、对比|Wxy-W1|和|Wxy-W2|；若|Wxy-W1||Wxy-W2|，则将W1剔除，保留W2，并进入步骤10；若|Wxy-W1||Wxy-W2|，则将W2剔除，保留W1，并进入步骤10；若|Wxy-W1|＝|Wxy-W2|，则将W2和W1取平均，并进入步骤10；步骤10、将步骤9保留后的实际下沉值和步骤7获得的预计下沉值做差；将tanβ、q作为预计参数，并给定tanβ的上下界限、q的上下界限以及寻优时tanβ的步长、q的步长，通过MATLAB软件根据拟合误差公式进行误差的计算，寻找出数值范围内误差值最小的解，输出误差最小时的tanβ、q；步骤11、在概率积分法预计模型中输入步骤10获得的tanβ、q以及工作面信息，再次求出格网中所有格网点的预计的下沉值；步骤12、对格网中每一个格网点的预计下沉值WWW，分别与W1、W2做差；步骤13、重新逐个对每一个格网点的W1或W2进行择优处理；步骤13.1、判断WWW-W1W0是否小于7％，是则进行下一步，否则将W1剔除，保留W2，并进入步骤14；步骤13.2、判断WWW-W2W0是否小于7％，是则进行下一步，否则将W2剔除，保留W1，并进入步骤14；步骤13.3、对比|WWW-W1|和|WWW-W2|；若|WWW-W1||WWW-W2|，则将W1剔除，保留W2，并进入步骤14；若|WWW-W1||WWW-W2|，则将W2剔除，保留W1，并进入步骤14；若|WWW-W1|＝|WWW-W2|，则将W2和W1取平均，并进入步骤14；步骤14、利用步骤13择优处理后的下沉值，进行插值拟合。

全文数据：

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