沉陷区单轨InSAR三维形变解算方法及装置

本发明涉及变形监测，特别涉及一种沉陷区单轨insar三维形变解算方法及装置。

背景技术：

1、采空塌陷区在我国广泛分布，随着社会现代化进程的加快，尤其是在采矿和基础设施建设方面，许多工程不得不在这些区域内进行。因此，针对采空塌陷区的三维形变监测和评估变得极其有必要。

2、相关技术中，insar技术被广泛应用于地表变形监测，其主要通过获取los（视线方向）的单一维度变形数据来对塌陷区的形变进行监测和评估。

3、然而，相关技术中通过insar技术获取的单一维度变形数据局限性较高，无法满足实际工程中面对采空区越来越复杂的变形特征时，所需要的更为全面的三维形变研究需求，如何将insar los向位移数据转化为地表的三维形变解算，亟待解决。

技术实现思路

1、本发明提供一种沉陷区单轨insar三维形变解算方法及装置，以解决相关技术中通过insar技术获取的单一维度变形数据局限性较高，无法满足实际工程中面对采空区越来越复杂的变形特征时，所需要的更为全面的三维形变研究需求，如何将insar los向位移数据转化为地表的三维形变解算等问题。

2、本发明第一方面实施例提供一种沉陷区单轨insar三维形变解算方法，包括以下步骤：计算目标沉陷区域的初步沉降场，并基于单轨合成孔径雷达干涉测量insar的雷达视线方向los的地表位移场对所述初步沉降场进行修正，以得到最终沉降场；基于所述最终沉降场与所述地表位移场，计算所述目标沉陷区域各位置的水平位移与地表沉降梯度之间的水平移动系数；利用所述水平移动系数计算所述目标沉陷区域目标方向的水平位移，结合所述最终沉降场与所述目标方向的水平位移得到所述目标沉陷区域的三维变形场。

3、可选地，在本发明的一个实施例中，在计算目标沉陷区域的初步沉降场之前，还包括：根据预设先验信息推导所述目标沉陷区域地表沉降梯度与水平位移之间的对应关系；基于所述对应关系，结合sar成像特征和几何结构推导所述地表位移场与地表沉降梯度场之间的关系；根据所述关系计算所述初步沉降场。

4、可选地，在本发明的一个实施例中，所述基于单轨合成孔径雷达干涉测量insar的雷达视线方向los的地表位移场对所述初步沉降场进行修正，以得到最终沉降场，包括：获取所述初步沉降场的随机误差及其分布特征；基于所述地表位移场，处理所述随机误差及其分布特征，以对所述初步沉降场进行修正，得到最终沉降场。

5、可选地，在本发明的一个实施例中，所述利用所述水平移动系数计算所述目标沉陷区域目标方向的水平位移，包括：在所述目标沉陷区域的实际工作面为第一预设面的情况下，利用所述水平移动系数计算所述目标沉陷区域东西方向的水平位移和南北方向的水平位移，以得到所述目标方向的水平位移；或者，获取所述实际工作面的目标长轴方向与正北方向的夹角，根据所述实际工作面的西向的水平位移和南北向的水平位移以及所述夹角计算出沿所述实际工作面目标长轴方向的水平位移和垂直方向的水平位移，以得到所述目标方向的水平位移。

6、可选地，在本发明的一个实施例中，所述水平位移与沉降梯度之间的水平移动系数计算公式可以表示为：

7、

8、其中，为所述水平移动系数，为沉陷区工作面上各坐标点，为insar los向地表位移场，为修正后的目标区域沉降场，和分别是空间变形图在东西和南北方向的分辨率，是sar轨道的方位角，是入射角。

9、本发明第二方面实施例提供一种电力系统多形态暂态电压稳定性的评估装置，包括：第一计算模块，用于计算目标沉陷区域的初步沉降场，并基于单轨合成孔径雷达干涉测量insar的雷达视线方向los的地表位移场对所述初步沉降场进行修正，以得到最终沉降场；第二计算模块，用于基于所述最终沉降场与所述地表位移场，计算所述目标沉陷区域各位置的水平位移与地表沉降梯度之间的水平移动系数；解算模块，用于利用所述水平移动系数计算所述目标沉陷区域目标方向的水平位移，结合所述最终沉降场与所述目标方向的水平位移得到所述目标沉陷区域的三维变形场。

10、可选地，在本发明的一个实施例中，还包括：第一推导模块，用于在计算目标沉陷区域的初步沉降场之前，根据预设先验信息推导所述目标沉陷区域地表沉降梯度与水平位移之间的对应关系；第二推导模块，用于基于所述对应关系，结合sar成像特征和几何结构推导所述地表位移场与地表沉降梯度场之间的关系；第三计算模块，用于根据所述关系计算所述初步沉降场。

11、可选地，在本发明的一个实施例中，所述第一计算模块，包括：获取单元，用于获取所述初步沉降场的随机误差及其分布特征；修正单元，用于基于所述地表位移场，处理所述随机误差及其分布特征，以对所述初步沉降场进行修正，得到最终沉降场。

12、可选地，在本发明的一个实施例中，所述解算模块，包括：第一计算单元，用于在所述目标沉陷区域的实际工作面为第一预设面的情况下，利用所述水平移动系数计算所述目标沉陷区域东西方向的水平位移和南北方向的水平位移，以得到所述目标方向的水平位移；第二计算单元，用于获取所述实际工作面的目标长轴方向与正北方向的夹角，根据所述实际工作面的西向的水平位移和南北向的水平位移以及所述夹角计算出沿所述实际工作面目标长轴方向的水平位移和垂直方向的水平位移，以得到所述目标方向的水平位移。

13、可选地，在本发明的一个实施例中，所述水平位移与沉降梯度之间的水平移动系数计算公式可以表示为：

14、

15、其中，为所述水平移动系数，为沉陷区工作面上各点，为insarlos向地表位移场，为修正后的目标区域沉降场，和分别是空间变形图在东西和南北方向的分辨率，是sar轨道的方位角，是入射角。

16、本发明第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实施例所述的沉陷区单轨insar三维形变解算方法。

17、本发明第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的沉陷区单轨insar三维形变解算方法。

18、本发明第五方面实施例提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被执行时，以用于实现如上的沉陷区单轨insar三维形变解算方法。

19、本发明实施例可以基于先验模型与insar los的观测数据，结合二者实现地表的单轨insar三维形变解算，从而计算出目标沉陷区域的三维变形场。由此，克服了传统方法的局限性，应对采空区复杂的变形特征时可以提供更为精准的地表变形数据，提升采空塌陷区的监测能力及安全性，进而还可以保障目标沉陷区域中基础设施的安全运营，极大地提升了工程安全性，同时也为优化资源管理和环境保护提供了必要的技术支持。由此，解决了相关技术中通过insar技术获取的单一维度变形数据局限性较高，无法满足实际工程中面对采空区越来越复杂的变形特征时，所需要的更为全面的三维形变研究需求，如何将insar los向位移数据转化为地表的三维形变解算等问题。

20、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。