對(duì)D—InSAR數(shù)據(jù)的可視化操作

鄭志琴

【摘 要】對(duì)D-InSAR處理過的文件進(jìn)行可視化，再根據(jù)可視化生成的剖面圖預(yù)計(jì)礦區(qū)沉陷，對(duì)預(yù)計(jì)模型進(jìn)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(duì)任意區(qū)域進(jìn)行沉陷變形預(yù)計(jì)。

【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(huì)生成了一個(gè)dat格式文件，此文件是用地理坐標(biāo)表示礦區(qū)沉降區(qū)域內(nèi)各個(gè)地面點(diǎn)的沉降量，但是只從此計(jì)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(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)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(diǎn)與核心之一是強(qiáng)大的空間分析能力。對(duì)D-InSAR處理過程中生成的dat格式文件應(yīng)用ArcGIS 3D Analyst模塊進(jìn)行分析和處理，就可以吧實(shí)現(xiàn)開采沉陷信息的三維可視化，這樣會(huì)使我們研究地表移動(dòng)情況更加的直觀和深入，對(duì)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(kuò)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(biāo)的ArcGIS的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，我們?nèi)粝雽⑵錅?zhǔn)確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(biāo)數(shù)據(jù)放置在三維空間中，得到可視化效果并且以此進(jìn)行可視化分析。

2.1點(diǎn)數(shù)據(jù)讀入

將D-InSAR處理過程中生成的WGS84大地坐標(biāo)系測量點(diǎn)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(shí)際情況選擇適當(dāng)?shù)膮?shù)和插值方法對(duì)表面圖進(jìn)行完善。

2.2柵格面的生成

有很多方法可以使點(diǎn)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(gè)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(diǎn)數(shù)目多并且分布地均勻的區(qū)域。

基于對(duì)礦區(qū)開采沉陷數(shù)據(jù)分析，我們對(duì)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(diǎn)高程值相差稍大，在下沉區(qū)域范圍內(nèi)由中心向外擴(kuò)展數(shù)據(jù)點(diǎn)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(duì)柵格表面表現(xiàn)出的這一特點(diǎn)，進(jìn)行簡單的視覺瀏覽就可以從總體上掌握地表移動(dòng)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(diǎn)、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(diǎn)WGS84地理經(jīng)緯度坐標(biāo)，但是工作面數(shù)據(jù)是54平面坐標(biāo)數(shù)據(jù)，因此需我們首先要將54平面坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為WGS84地理經(jīng)緯度坐標(biāo)數(shù)據(jù)，再應(yīng)用“點(diǎn)數(shù)據(jù)讀入”方式將所需工作面的坐標(biāo)點(diǎn)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(jìn)時(shí)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(diǎn)和終點(diǎn)，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(duì)沿特定方向的地形起伏變化進(jìn)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(biāo)題欄，選取屬性項(xiàng)，進(jìn)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(diǎn)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(jì)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(duì)D-INSAR處理中生成的dat文件進(jìn)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(jìn)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(biāo)數(shù)據(jù)。同時(shí)確定了該工作面沉陷預(yù)計(jì)參數(shù)。通過實(shí)例應(yīng)用表明我們所建立的數(shù)據(jù)處理程序可以實(shí)現(xiàn)沉陷數(shù)據(jù)的自動(dòng)化處理以及可視化的表達(dá)，對(duì)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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