對D—InSAR數(shù)據(jù)的可視化操作

鄭志琴

【摘 要】對D-InSAR處理過的文件進行可視化，再根據(jù)可視化生成的剖面圖預(yù)計礦區(qū)沉陷，對預(yù)計模型進行確定，求得礦區(qū)沉陷參數(shù)，最后可以根據(jù)所求取的參數(shù)對任意區(qū)域進行沉陷變形預(yù)計。

【關(guān)鍵詞】可視化；剖面圖沉；陷變形

1引言

D-InSAR處理過程中，會生成了一個dat格式文件，此文件是用地理坐標表示礦區(qū)沉降區(qū)域內(nèi)各個地面點的沉降量，但是只從此計算結(jié)果還是難以分析開采沉陷規(guī)律以及它所帶來的地表損害情況，因此為了更加直觀地揭示開采沉陷規(guī)律，我們需要對計算結(jié)果進行一些可視化處理。

2 D-InSAR數(shù)據(jù)可視化

ArcGIS10是新一代的GIS軟件，由美國環(huán)境系統(tǒng)研究所開發(fā)，也是應(yīng)用最廣泛的GIS軟件之一，其特點與核心之一是強大的空間分析能力。對D-InSAR處理過程中生成的dat格式文件應(yīng)用ArcGIS 3D Analyst模塊進行分析和處理，就可以吧實現(xiàn)開采沉陷信息的三維可視化，這樣會使我們研究地表移動情況更加的直觀和深入，對研究開采沉陷規(guī)律以及提高開采沉陷損害的防治技術(shù)提供更加直觀有效的技術(shù)方法。

應(yīng)用ArcGIS三維分析擴展模塊，我們能夠創(chuàng)建表面模型（如TIN ）以及三維視線分析。任何具有三維坐標的ArcGIS的標準數(shù)據(jù)，我們?nèi)粝雽⑵錅蚀_地放置在三維空間中都可以利用此模塊。因此我們將D-InSAR處理過程中生成的三維地理坐標數(shù)據(jù)放置在三維空間中，得到可視化效果并且以此進行可視化分析。

2.1點數(shù)據(jù)讀入

將D-InSAR處理過程中生成的WGS84大地坐標系測量點的dat文件，用EXCEL格式保存以及打開，再讀入次數(shù)據(jù)，輸出shp格式的文件并保存。再將生成的shp文件導(dǎo)入到ArcGIS中，得到數(shù)據(jù)集。最后根據(jù)實際情況選擇適當?shù)膮?shù)和插值方法對表面圖進行完善。

2.2柵格面的生成

有很多方法可以使點數(shù)據(jù)插值生成柵格面，比較常用的方法有克里格法、自然鄰域法、樣條函數(shù)法、反距離權(quán)重法等。每個方法都有其應(yīng)用的前提條件，一般情況下我們想要插值效果良好的方法就要選擇采樣點數(shù)目多并且分布地均勻的區(qū)域。

基于對礦區(qū)開采沉陷數(shù)據(jù)分析，我們對數(shù)據(jù)集應(yīng)用ArcGIS 3D Analyst模塊中柵格插值中的克里格插值生成表面圖，并設(shè)置它的層面屬性，最后將柵格數(shù)據(jù)輸出。

由圖2.1可以看出，柵格表面按高程值的大小以顏色深淺來表示，從圖幅中可以找到下沉區(qū)域，數(shù)據(jù)點高程值相差稍大，在下沉區(qū)域范圍內(nèi)由中心向外擴展數(shù)據(jù)點下沉值逐漸變小顏色逐漸變淺，直至地表沒有下沉的邊界位置，對柵格表面表現(xiàn)出的這一特點，進行簡單的視覺瀏覽就可以從總體上掌握地表移動特征、規(guī)律以及范圍。

2.3建立TIN

在建模簡化和表面建模的可視化過程中，我們一般需要將生成的柵格表面轉(zhuǎn)換為 TIN 表面或者創(chuàng)建TIN 表面。通常情況下我們根據(jù)要求選取一組矢量數(shù)據(jù)用它來創(chuàng)建所需TIN ，例如點、線、面等都可作為創(chuàng)建TIN的數(shù)據(jù)源。

選擇ArcGIS三維分析模塊中的“創(chuàng)建TIN”命令，創(chuàng)建所需TIN。

2.4剖面圖的生成

D-InSAR處理中生成的文件保存的是測量點WGS84地理經(jīng)緯度坐標，但是工作面數(shù)據(jù)是54平面坐標數(shù)據(jù)，因此需我們首先要將54平面坐標數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為WGS84地理經(jīng)緯度坐標數(shù)據(jù)，再應(yīng)用“點數(shù)據(jù)讀入”方式將所需工作面的坐標點添加到創(chuàng)建好的TIN表面圖層里，然后就可以通過TIN表面圖尋找所需工作面的位置，如圖2.3。最后在其走向觀測線或者傾向觀測線處用插值線的方法生成剖面圖，如圖2.4。通過此剖面圖我們能夠確定沿表面上某條線前進時該表面的高程變化。應(yīng)用 3D Analyst 工具條選取表面數(shù)據(jù)，并使用線插值工具來創(chuàng)建線（例如走向主斷面），從而確定剖面線的起點和終點，再利用剖面圖工具生成剖面圖。該剖面可以將地形表面形態(tài)直觀的反映出來，而且可以對沿特定方向的地形起伏變化進行定量分析，在地形分析中有很重要的作用，它可以反映微小地貌形態(tài)在其剖面線上的地形變化。

右擊生成的剖面圖標題欄，選取屬性項，進行編輯布局和調(diào)整，然后將剖面圖數(shù)據(jù)導(dǎo)出并保存，再利用Matlab語言將剖面線轉(zhuǎn)化為無因次（最大下沉點賦值為1），獲得無因次曲線，如圖2.5，并重新導(dǎo)出剖面圖數(shù)據(jù)，如圖2.6，最后選取合適的預(yù)計函數(shù)模型使用這些數(shù)據(jù)求得礦區(qū)的沉陷參數(shù)。

3結(jié)束語

通過對D-INSAR處理中生成的dat文件進行可視化處理，創(chuàng)建TIN，并根據(jù)具體礦區(qū)位置，得到了走向主斷面的剖面圖，然后將所獲取的剖面圖進行了調(diào)整以及無因次化，使其成為無量綱的曲線，并導(dǎo)出了其坐標數(shù)據(jù)。同時確定了該工作面沉陷預(yù)計參數(shù)。通過實例應(yīng)用表明我們所建立的數(shù)據(jù)處理程序可以實現(xiàn)沉陷數(shù)據(jù)的自動化處理以及可視化的表達，對我們求取礦區(qū)沉陷參數(shù)提供了數(shù)據(jù)支持。

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