一種基于人工角反射器偏移量的礦區(qū)形變監(jiān)測方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于人工角反射器偏移量的礦區(qū)形變監(jiān)測方法，屬于礦山監(jiān)測領(lǐng)域。利用角反射器在SAR強度圖上強散射特點，以及脈沖響應(yīng)特征，通過有限長單位沖激響應(yīng)濾波器(FIR,Finite Impulse Response)對角反射器強度信號進行百倍以上過采樣，求取時間序列影像上識別的強度峰值位置變化量，作為角反射器點形變時間序列。該發(fā)明解決了InSAR技術(shù)監(jiān)測礦區(qū)大量級形變場的難點，且與SAR強度偏移量跟蹤算法相比監(jiān)測精度更高。
【專利說明】
一種基于人工角反射器偏移量的礦區(qū)形變監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于礦山監(jiān)測領(lǐng)域，特別涉及一種基于人工角反射器偏移量的礦區(qū)形變監(jiān) 測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 合成孔徑雷達干涉測量（Synthetic Aperture Radar Interferometry，InSAR)這 一新興對地觀測技術(shù)，憑借合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar，SAR)全天候、全天 時、高精度及大范圍覆蓋等優(yōu)勢，近十幾年得到迅速發(fā)展，已廣泛應(yīng)用于各類地質(zhì)災(zāi)害監(jiān) 測:城市地面沉降、地震、火山、滑坡等，同時也在礦山開采沉陷監(jiān)測方面得到大量應(yīng)用。
[0003] 國內(nèi)大部分礦山開采引起地表形變具有形變量級大、時間上非線性、空間上不連 續(xù)，以及覆蓋范圍小等特征，這使得基于相位信息的各類InSAR技術(shù)面臨技術(shù)瓶頸，最主要 的是無法解決實際最大形變量與InSAR可監(jiān)測的最大形變梯度之間的矛盾。另外基于SAR強 度偏移量跟蹤技術(shù)（Intensity offset-tracking)提出，雖然解決了InSAR技術(shù)可監(jiān)測形變 梯度的限制問題，但其受影像分辨率等其他因素的影響，解算精度較低。
[0004] 在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題：
[0005] 現(xiàn)有的InSAR技術(shù)無法突破其可監(jiān)測形變梯度的限制，準確獲取礦區(qū)大部分沉陷 區(qū)的形變量以及最大沉陷量;另外基于SAR強度圖的偏移量跟蹤技術(shù)受影像分辨率、地表相 關(guān)性等因素影響其解算的精度較低。上述問題會進一步影響對開采沉陷參數(shù)的準確估計， 進而影響對特定區(qū)域內(nèi)礦山開采沉陷規(guī)律的掌握。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提供了一種基于人工角反射器偏移量的礦區(qū)形 變監(jiān)測方法，所述基于人工角反射器偏移量的礦區(qū)形變監(jiān)測方法，包括：
[0007] 從基于時間序列的全部影像中選取參考影像，確定全部影像中除參考影像之外的 剩余影像與參考影像之間的系統(tǒng)偏移量；
[0008] 根據(jù)已知的角反射器點的經(jīng)煒度和高度，基于距離-多普勒定位模型確定所述角 反射器點在全部影像中的位置，將所述位置定為所述角反射器點的初始位置，基于初始位 置，在全部影像中以初始位置為中心開取一定大小窗口進行過采樣處理，獲取處理后的強 度峰值位置；
[0009] 基于獲取到的強度峰值，結(jié)合之前確定的系統(tǒng)偏移量進行差分處理，確定所述角 反射器點的像元偏移量，根據(jù)像元偏移量，確定所述角反射器點的實際偏移量。
[0010] 可選的，從基于時間序列的全部影像中選取參考影像，確定全部影像中除參考影 像之外的剩余影像與參考影像之間的系統(tǒng)偏移量，包括：
[0011] 基于時間基線、空間基線和多普勒中心頻率差的最優(yōu)主影像選取方法，從全部影 像中選出參考影像;基于公式1，結(jié)合衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)或大窗口強度相關(guān)法確定參考影像與剩 余影像之間的系統(tǒng)偏移量，
[0013]其中（RhAO表示目標在第i景影像中距離向和方位向位置，A(R，Ah表示同名目 標在第i景影像與參考影像之間位置差，ao，'"，a5;bQ，…，b5為待求系數(shù)。
[0014]可選的，參考影像選取對應(yīng)的函數(shù)模型為
[0016] 其中，K表示影像的數(shù)量，表示干涉對的垂直基線，Tk，m表示干涉對的時間基 線，表示多普勒中心頻率差，B。、T。和f。分別為對應(yīng)的臨界條件，α、β和Θ分別為對應(yīng)的指 數(shù)因子，ym表示整體相關(guān)系數(shù)，最小即為最優(yōu)。
[0017] 可選的，根據(jù)已知的角反射器點的經(jīng)煒度和高度，基于距離-多普勒定位模型確定 所述角反射器點在全部影像中的位置，將所述位置定為所述角反射器點的初始位置，基于 初始位置，在全部影像中以初始位置為中心開取一定大小窗口進行過采樣處理，獲取處理 后的強度峰值位置，包括：
[0018] 確定角反射器點的經(jīng)煒度和高度，基于定位模型，確定所述角反射器點在全部影 像中的初始位置，所述初始位置包括初始行號和初始列號；
[0019] 以初始位置為中心，在參考影像中選取預(yù)設(shè)大小的窗口，使用低通數(shù)字濾波器對 全部影像在方位向和距離向上分別進行過采樣處理，獲取采樣后參考影像中的強度峰值位 置；
[0020] 同樣獲取采樣后在剩余影像中的強度峰值位置。
[0021] 可選的，確定所述角反射器點在全部影像中的初始位置的函數(shù)模型為
[0023] 其中R為衛(wèi)星到地面的斜距，F(xiàn)、S分別為地面點和衛(wèi)星點的坐標矢量，F(xiàn)為衛(wèi)星 速度矢量，獲為衛(wèi)星到地面距離矢量，λ為波長，fd〇 PSP點信號的多普勒頻率，Xp、Yp、Zp為P 點的三維坐標，h為P點的大地高，a和b分別為橢球的長半軸和短半軸。
[0024] 可選的，基于獲取到的強度峰值，結(jié)合之前確定的系統(tǒng)偏移量進行差分處理，確定 所述角反射器點的像元偏移量，根據(jù)像元偏移量，確定所述角反射器點的實際偏移量，包 括：
[0025] 基于強度峰值，結(jié)合之前確定的剩余影像相對于參考影像的系統(tǒng)偏移量，將初始 位置與系統(tǒng)偏移量進行差分處理，得到所述角反射器點的更新位置；
[0026]從全部影像中選取第一景影像，將所述角反射器點在第一景影像中的位置定為起 始位置，提取全部影像中角反射器點的強度峰值位置，與第一景影像中的強度峰值位置進 行差分處理，確定所述角反射器點在距離向和方位向上的像元偏移量；
[0027]基于所述角反射器點在距離向和方位向上的像元大小，確定所述角反射器點在距 離向和方位向上的實際位移量。
[0028] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：
[0029] 通過低通濾波器對角反射器強度信號進行百倍以上過采樣，求取時間序列影像上 識別的強度峰值位置變化量，作為角反射器點形變時間序列。該發(fā)明解決了 InSAR技術(shù)監(jiān)測 礦區(qū)大量級形變場的難點，且與SAR強度偏移量跟蹤算法相比監(jiān)測精度更高。
【附圖說明】
[0030] 為了更清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖 作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。 [0031 ]圖1是本發(fā)明提供的技術(shù)流程示意圖；
[0032]圖2(a)為本發(fā)明提供的獲取影像覆蓋范圍；
[0033]圖2(b)為本發(fā)明提供的角反射器在SAR強度圖上的顯示；
[0034]圖2(c)為本發(fā)明提供的實驗采用的TerraSAR數(shù)據(jù)列表；
[0035]圖3(a)為本發(fā)明提供的18207-1角反射器的識別；
[0036]圖3(b)為本發(fā)明提供的18207-2角反射器的識別；
[0037]圖4(a)為本發(fā)明提供的18207-1角反射器點對比；
[0038]圖4(b)為本發(fā)明提供的18207-2角反射器點對比；
[0039] 圖5(a)為本發(fā)明提供的四種SAR方法與GPS差值均值比較；
[0040] 圖5(b)為本發(fā)明提供的四種SAR方法與GPS差值均方根誤差比較；
[0041] 圖5(c)為本發(fā)明提供的兩種偏移量方法的精度比較；
[0042] 圖5(d)為本發(fā)明提供的兩種偏移量方法精度具體數(shù)值。
【具體實施方式】
[0043] 為使本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)作進一步地 描述。
[0044] 實施例一
[0045] 本發(fā)明提供了一種基于人工角反射器偏移量的礦區(qū)形變監(jiān)測方法，如圖1所示，本 監(jiān)測方法，包括：
[0046] 11、從基于時間序列的全部影像中選取參考影像，確定全部影像中除參考影像之 外的剩余影像與參考影像之間的系統(tǒng)偏移量。
[0047] 12、根據(jù)已知的角反射器點的經(jīng)煒度和高度，基于距離-多普勒定位模型確定所述 角反射器點在全部影像中的位置，將所述位置定為所述角反射器點的初始位置，基于初始 位置，在全部影像中以初始位置為中心開取一定大小窗口進行過采樣處理，獲取處理后的 強度峰值位置。
[0048] 13、基于獲取到的強度峰值，結(jié)合之前確定的系統(tǒng)偏移量進行差分處理，確定所述 角反射器點的像元偏移量，根據(jù)像元偏移量，確定所述角反射器點的實際偏移量。
[0049] 步驟11中，從基于時間序列的全部影像中選取參考影像，確定全部影像中除參考 影像之外的剩余影像與參考影像之間的系統(tǒng)偏移量，包括：
[0050] 101、基于時間基線、空間基線和多普勒中心頻率差的最優(yōu)主影像選取方法，從全 部影像中選出參考影像。
[0051] 102、基于公式1，結(jié)合衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)或影像強度相關(guān)法確定參考影像與剩余影像 之間的系統(tǒng)偏移量，
[0053]其中（R^AO表示目標在第i景影像中距離向和方位向位置，△(RJh表示同名目 標在第i景影像與參考影像之間位置差，ao，'"，a5;bQ，…，b5為待求系數(shù)。
[0054]可選的，為了實現(xiàn)對參考影像的準確選取，參考的選取函數(shù)模型為
[0056]其中，K表示影像的數(shù)量，表示干涉對的垂直基線，Tk，m表示干涉對的時間基 線，表示多普勒中心頻率差，B。、!1。和f。分別為對應(yīng)的臨界條件，α、β和Θ分別為對應(yīng)的指 數(shù)因子，y m表示整體相關(guān)系數(shù)，最小即為最優(yōu)。
[0057]這里的選取函數(shù)模型采用的是Kampes等人提出的綜合考慮時間基線、空間基線和 多普勒中心頻率差的最優(yōu)主影像選取方法，從時間序列η景SAR影像中選取一景影像作為參 考影像。
[0058]步驟12中，根據(jù)已知的角反射器點的經(jīng)煒度和高度，基于距離-多普勒定位模型確 定所述角反射器點在全部影像中的位置，將所述位置定為所述角反射器點的初始位置，基 于初始位置，在全部影像中以初始位置為中心開取一定大小窗口進行過采樣處理，獲取處 理后的強度峰值位置，包括：
[0059] 201、確定角反射器點的經(jīng)煒度和高度，基于定位模型，確定所述角反射器點在全 部影像中的初始位置，所述初始位置包括初始行號和初始列號。根據(jù)已知角反射器點經(jīng)煒 度及大地高，基于嚴密RD定位模型，計算角反射器點在所有影像中位置(行列號），作為角反 射器點初始位置。本步驟中的經(jīng)煒度和高度信息可通過全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS)獲取，還可以根據(jù)其他定位系統(tǒng)，例如全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) (GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM，GLONASS)、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BeiDou Navigation Satellite System，BDS)等定位系統(tǒng)獲取。定位模型為典型的距離-多普勒 (RD: Range-Dopp 1 er)模型。
[0060] 202、以初始位置為中心，在參考影像中選取預(yù)設(shè)大小的窗口，使用低通數(shù)字濾波 器對全部影像在方位向和距離向上分別進行過采樣處理，獲取采樣后在參考影像中的強度 峰值位置。以角反射器點初始位置為中心，在SAR強度影像上取一定大小窗口（一般上下左 右各取3、5或7,以給定角反射器點位精度為準，隨著精度的提高窗口可適當減?。?，采用低 通FIR(Finite Impulse Response)數(shù)字濾波器對窗口內(nèi)強度圖在方位向和距離向分別進 行過采樣(考慮到角反射器強度峰值的位置識別的精度，過采樣倍數(shù)多100)，求取過采樣后 強度峰值所在位置并存儲。對所有影像依次進行上述操作，最終求得所有影像中角反射器 峰值所在的位置(R(i)，Azi(i))〇，i = l，2,......η。
[0061 ] 203、同樣獲取采樣后在剩余影像中的強度峰值位置。將步驟202中求取的(R(i)， Azi(i))o帶入(公式2)，求得角反射器點位置處各從影像相對于主影像的系統(tǒng)偏移量，然后 將初次識別的角反射器的位置與系統(tǒng)偏移量差分，由此得到配準至主影像之后的所有影像 中新的角反射器位置(R(i)，Azi(i))i，i = l，2,......η。
[0062]其中，確定所述角反射器點在全部影像中的初始位置的函數(shù)模型為
[0064] 其中R為衛(wèi)星到地面的斜距，P、J分別為地面點和衛(wèi)星點的坐標矢量，f為衛(wèi)星 速度矢量，5戶為衛(wèi)星到地面距離矢量，λ為波長，fdoAP點信號的多普勒頻率，Χρ、Υρ、Ζρ為Ρ 點的三維坐標，h為Ρ點的大地高，a和b分別為橢球的長半軸和短半軸。
[0065] 步驟13中，基于獲取到的強度峰值，結(jié)合之前確定的系統(tǒng)偏移量進行差分處理，確 定所述角反射器點的像元偏移量，根據(jù)像元偏移量，確定所述角反射器點的實際偏移量，包 括：
[0066] 301、基于強度峰值，結(jié)合之前確定的剩余影像相對于參考影像的系統(tǒng)偏移量，將 初始位置與系統(tǒng)偏移量進行差分處理，得到所述角反射器點的更新位置。
[0067] 302、從全部影像中選取第一景影像，將所述角反射器點在第一景影像中的位置定 為起始位置，提取全部影像中角反射器點的強度峰值位置，與第一景影像中的強度峰值位 置進行差分處理，確定所述角反射器點在距離向和方位向上的像元偏移量。
[0068] 303、基于所述角反射器點在距離向和方位向上的像元大小，確定所述角反射器點 在距離向和方位向上的實際位移量。
[0069]在實施中，以第一景影像中角反射器點位置作為該角反射器的起始位置，將其它 所有影像識別的角反射器強度峰值位置在距離向和方位向上與第一景影像做差分，以此求 得該角反射器點在距離向和方位向的像元偏移量。計算公式如下：
[0070] ( AR(i), AAzi(i)) = (R(i) ,Azi(i))i-(R(l) ,Azi(l))i,i = 2,......n〇
[0071] 根據(jù)角反射器所在位置距離向和方位向的像元大小，求取角反射器在距離向和方 位向的實際位移量。計算公式如下：
[0072] (DR(i)，DAzi(i)) = (AR(i)，AAzi(i)) · diag(r，azi)，i = 2,......n〇
[0073] 其中（r，azi)為影像距離向和方位向的像元大小，（DR(i)，DAzl(i))表示第i個時間 序列角反射器分別在距離向和方位向的形變量。
[0074] 值得注意的是，包括參考影像和剩余影像在內(nèi)的全部影像為合成孔徑雷達獲取到 的影像。此之前需要在礦區(qū)安裝角反射器，角反射器盡量安裝在弱散射體周圍。
[0075] 本發(fā)明中采用"點對點"的方式消除系統(tǒng)偏移量，避免影像配準重采樣插值引起的 相位誤差的影響，最大限度地提高角反射器點峰值的識別精度，精確求取角反射器形變時 間序列。需要注意的是，在求取系統(tǒng)偏移量多項式時，要將形變區(qū)域掩模掉，不參與系統(tǒng)偏 移量多項式的擬合。另外，系統(tǒng)偏移量多項式的求取也可采用其它方法:干涉系數(shù)法、最大 干涉頻譜法、相位差影像平均波動函數(shù)法等。此外，該發(fā)明利用了角反射器較精確的地理位 置信息，如若已知角反射器大致范圍，則可通過對SAR強度影像的目視判讀獲取角反射器初 始位置(角反射器強散射特征決定了該方法的可行性）。
[0076] 本發(fā)明提供了一種基于人工角反射器識別的偏移量算法進行礦區(qū)大量級形變監(jiān) 測的方法。利用角反射器在SAR強度圖上強散射特點，以及符合2D SINC函數(shù)的脈沖響應(yīng)特 征，通過低通FIR濾波器對角反射器強度信號進行百倍以上過采樣，求取時間序列影像上識 別的強度峰值位置變化量，作為角反射器點形變時間序列。該發(fā)明解決了 InSAR技術(shù)監(jiān)測礦 區(qū)大量級形變場的難點，且與SAR強度偏移量跟蹤算法相比監(jiān)測精度更高。
[0077] 為了提高本發(fā)明的可讀性，具體實施方案以安裝有角反射器的太原古交礦區(qū)某工 作面監(jiān)測為例來詳細描述。
[0078] 研究區(qū)域內(nèi)地形復(fù)雜，總體呈中等山區(qū)，局部地形陡峭，巖石部分裸露，緩坡及低 洼處有荒土，溝谷深切多呈"V"字形。實驗區(qū)域為古交礦區(qū)的蘭屯礦18207及18a203工作面， 兩個工作面相鄰開采，開采時間有一定重疊。18207工作面回采年份為2011年5月-2012年10 月，開采深度約為354~355m。煤層厚度2.3~3.65,走向長1254m，傾向?qū)?01米，煤層傾角約 為5° ;18a203工作面回采年份為2012年6月至今（2014年6月），開采深度313~493m，平均采 厚約1.46米，走向長817米，傾向?qū)?98米，煤層傾角約為4°。
[0079] 實驗數(shù)據(jù)采用DLR(德國空間局）提供的自2012年4月至2012年7月的7景TerraSAR 數(shù)據(jù)，地距向及方位向分辨率約2米，影像覆蓋范圍見圖2(a)，實驗區(qū)域內(nèi)安裝的角反射器 在SAR強度圖上的顯示見圖2(b)，詳細數(shù)據(jù)列表見圖2(c)。
[0080]本發(fā)明具體實施步驟如下：
[0081 ] (1)主影像的選取:結(jié)合公式（1)，最終選取影像2012-04-04作為參考影像。
[0082] (2)計算偏移量多項式:采用步驟2中所述，基于GAMMA軟件中DIFF模塊，最終求得 其余6景影像與參考影像2012-04-04的系統(tǒng)偏移量多項式。這一步驟基于裁剪影像進行，參 考影像的裁剪范圍不宜過大（區(qū)域過大時，容易引入局部區(qū)域計算的系統(tǒng)偏移量誤差），此 次試驗主影像參考范圍如圖2(b)所示，圖中紅色虛線框為研究礦區(qū)位置，強度為裁剪后參 考影像范圍。
[0083] (3)影像中角反射器點定位:根據(jù)GPS測定的18207-1角反射器點位置信息（經(jīng)度、 煒度及高程）以及各個影像參數(shù)文件(包含影像軌道等基本信息），初步計算角反射器點影 像中的位置(像元所在位置取整）。
[0084] (4)角反射器位置解算：以（3)步中角反射器初始位置為中心，在SAR強度影像上下 左右各取7個像元，采用低通FIR(Finite Impulse Response)數(shù)字濾波器對窗口內(nèi)強度圖 在方位向和距離向分別進行300倍過采樣，求取過采樣后強度峰值所在位置并存儲，18207-1角反射器點識別如圖3(a)所示。
[0085] (5)將步驟4中求取的（R(i)，Azi(i))o帶入(公式2)，求得角反射器點位置處各從 影像相對于主影像的系統(tǒng)偏移量，然后將初次識別的角反射器的位置與系統(tǒng)偏移量差分， 由此得到配準至主影像之后的所有影像中新的角反射器位置，重新定義的18207-1位置。
[0086] (6)以第一景影像定義的角反射器位置作為該角反射器的起始位置，將其它所有 影像識別的角反射器強度峰值位置在距離向和方位向上與第一景影像做差分，以此求得該 角反射器點在距離向和方位向的像元偏移量。最終18207-1點像元偏移量斜距向差分值依 次為：0·000,0.043，0.087,0· 103,0· 120,0.100,0· 107,0· 167;方位向差分值依次為： 0·00，-0·027，-0·037，-0·043，-0·063，-0·170，-0·147，-0·127。
[0087] (7)根據(jù)角反射器所在位置斜距向和方位向的單位像元代表距離，求取角反射器 在距離向和方位向移動的實際偏移量。本次試驗選用的TerraSAR影像斜距向分辨率為 0.909m，方位分辨率為1.965m，由此計算的角反射器在斜距向形變量依次為:0m，0.085m， 0.171m，0.20 2m，0.23 6m，0.197m，0.210m;方位向分辨率為：0m，-〇 .053m，-〇 .07 3m，_ 0.085m，-0.124m，-0.334m，-0.289m(斜距向正值表示遠離SAR衛(wèi)星，負值靠近SAR衛(wèi)星；方位 向正值表示沿衛(wèi)星飛行方向，負值表示背離衛(wèi)星飛行方向）。
[0088] (8)重復(fù)步驟3-7,再次求得18207-2點角反射器形變時間序列，其中18207-2角反 射器點位置識別如圖3 (b)所示。
[0089]為驗證本發(fā)明的應(yīng)用效果，與InSAR/SAR技術(shù)的其他方法進行了對比，包括時序 SBAS技術(shù)、D-InSAR單干涉圖疊加技術(shù)、基于相干點的IPTA技術(shù)以及強度偏移量跟蹤技術(shù)。 五種方法在角反射器點位置形變時間序列與GPS時序?qū)Ρ热鐖D4所示（圖中比較的為垂向形 變，是將上述5種技術(shù)計算的斜距向形變投影到垂直方向上與GPS垂向形變進行對比），圖4 為SBAS、D-InSAR相位疊加技術(shù)(Chain)、偏移量跟蹤技術(shù)(Offset-tracking)及基于角反射 器識別技術(shù)的時序偏移量技術(shù)在研究區(qū)內(nèi)兩個角反射器點處出形變時間序列與GPS監(jiān)測結(jié) 果對比圖。圖4的精度評定結(jié)果如圖5所示。圖4及圖5中可看出：面對大量級形變時，基于偏 移量方法總體上比基于相位的InSAR監(jiān)測方法要好，與GPS監(jiān)測值結(jié)果更接近，而基于角反 射器識別的偏移量方法整體上優(yōu)于強度偏移量跟蹤方法，其均值最接近與GPS觀測量，均方 根誤差最小，較好地補充了 InSAR及SAR強度偏移量跟蹤技術(shù)的不足，說明本發(fā)明是可行的 和可靠的。
[0090]以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則 之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種基于人工角反射器偏移量的礦區(qū)形變監(jiān)測方法，其特征在于，所述基于人工角 反射器偏移量的礦區(qū)形變監(jiān)測方法，包括： 從基于時間序列的全部影像中選取參考影像，確定全部影像中除參考影像之外的剩余 影像與參考影像之間的系統(tǒng)偏移量； 根據(jù)已知的角反射器點的經(jīng)締度和高度，基于距離-多普勒定位模型確定所述角反射 器點在全部影像中的位置，將所述位置定為所述角反射器點的初始位置，基于初始位置，在 全部影像中W初始位置為中屯、開取一定大小窗口進行過采樣處理，獲取處理后的強度峰值 位置； 基于獲取到的強度峰值，結(jié)合之前確定的系統(tǒng)偏移量進行差分處理，確定所述角反射 器點的像元偏移量，根據(jù)像元偏移量，確定所述角反射器點的實際偏移量。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于人工角反射器偏移量的礦區(qū)形變監(jiān)測方法，其特征在于， 從基于時間序列的全部影像中選取參考影像，確定全部影像中除參考影像之外的剩余影像 與參考影像之間的系統(tǒng)偏移量，包括： 基于時間基線、空間基線和多普勒中屯、頻率差的最優(yōu)主影像選取方法，從全部影像中 選出參考影像； 基于公式1，結(jié)合衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)或影像強度相關(guān)法確定參考影像與剩余影像之間的系 統(tǒng)偏移量，其中（Ri，Ai)表示目標在第i景影像中距離向和方位向位置，A(R，A)i表示同名目標在 第i景影像與參考影像之間位置差，加，…，a日;b日，…，b日為待求系數(shù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于人工角反射器偏移量的礦區(qū)形變監(jiān)測方法，其特征在于： 參考影像選取對應(yīng)的函數(shù)模型為其中，K表示影像的數(shù)量，度^"表示干設(shè)對的垂直基線，Tk'm表示干設(shè)對的時間基線， ./^：m表示多普勒中屯、頻率差，Bc、Tc和fc分別為對應(yīng)的臨界條件，α、β和Θ分別為對應(yīng)的指數(shù) 因子，丫 m表示整體相關(guān)系數(shù)，最小即為最優(yōu)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于人工角反射器偏移量的礦區(qū)形變監(jiān)測方法，其特征在于， 根據(jù)已知的角反射器點的經(jīng)締度和高度，基于距離-多普勒定位模型確定所述角反射器點 在全部影像中的位置，將所述位置定為所述角反射器點的初始位置，基于初始位置，在全部 影像中W初始位置為中屯、開取一定大小窗口進行過采樣處理，獲取處理后的強度峰值位 置，包括： 確定角反射器點的經(jīng)締度和高度，基于定位模型，確定所述角反射器點在全部影像中 的初始位置，所述初始位置包括初始行號和初始列號； W初始位置為中屯、，在參考影像中選取預(yù)設(shè)大小的窗口，使用低通數(shù)字濾波器對全部 影像在方位向和距離向上分別進行過采樣處理，獲取采樣后在參考影像中的強度峰值位 置； 同樣獲取采樣后在剩余影像中的強度峰值位置。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于人工角反射器偏移量的礦區(qū)形變監(jiān)測方法，其特征在于： 確定所述角反射器點在全部影像中的初始位置的函數(shù)模型為其中R為衛(wèi)星到地面的斜距，歹、夏分別為地面點和衛(wèi)星點的坐標矢量，f為衛(wèi)星速度 矢量，惡為衛(wèi)星到地面距離矢量，λ為波長，fdnp為P點信號的多普勒頻率，Xp、押、Zp為P點的 Ξ維坐標，h為P點的大地高，a和b分別為楠球的長半軸和短半軸。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于人工角反射器偏移量的礦區(qū)形變監(jiān)測方法，其特征在于， 基于獲取到的強度峰值，結(jié)合之前確定的系統(tǒng)偏移量進行差分處理，確定所述角反射器點 的像元偏移量，根據(jù)像元偏移量，確定所述角反射器點的實際偏移量，包括： 基于強度峰值，結(jié)合之前確定的剩余影像相對于參考影像的系統(tǒng)偏移量，將初始位置 與系統(tǒng)偏移量進行差分處理，得到所述角反射器點的更新位置； 從全部影像中選取第一景影像，將所述角反射器點在第一景影像中的位置定為起始位 置，提取全部影像中角反射器點的強度峰值位置，與第一景影像中的強度峰值位置進行差 分處理，確定所述角反射器點在距離向和方位向上的像元偏移量； 基于所述角反射器點在距離向和方位向上的像元大小，確定所述角反射器點在距離向 和方位向上的實際位移量。
【文檔編號】G01B15/06GK106093938SQ201610326486
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年5月17日
【發(fā)明人】趙超英, 牛玉芬, 朱武, 楊成生
【申請人】長安大學(xué)