BR112020010834A2 - produção de mapas de deformação de talude - Google Patents
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Abstract
Aparelho de monitoramento de estabilidade de talude que produz mapas de deformação de talude que preservam medições de áreas pequenas de movimento rápido, áreas pequenas de movimento lento, áreas grandes de movimento lento e áreas grandes de movimento rápido, enquanto minimiza o efeito de contaminação por movimento não parede, tal como atmosfera e artefatos.
Também um método de produção de mapas de deformação de talude, por desvio de um fator de correção e aplicação do fator de correção para corrigir a contaminação por movimento não parede.
Description
[001] A presente invenção refere-se ao campo da segurança industrial e, em particular, da segurança de minas. Mais particularmente, a invenção refere-se a um método e aparelho para monitorar a deformação de talude em aplicações de mineração a céu aberto e subterrâneas.
[002] O Requerente descreveu previamente um Sistema de Monitoramento de Talude com base no uso de medições de radar interferométrico de um talude observado. A técnica está bem descrita no Pedido de Patente Internacional número PCT/AU2001/01570. Em uma aplicação importante, o Radar de Estabilidade de Talude (SSR) descrito no PCT/AU2001/001570 é usado para monitorar paredes de rocha em uma mina a céu aberto para detectar qualquer movimento perigoso que possa levar à falha do talude.
[003] Mais recentemente, o Requerente descreveu um dispositivo de monitoramento de talude com base na Estabilidade do Talude LiDAR (SSL). O Pedido de Patente Internacional número PCT/AU2016/050953 descreve um dispositivo com base em laser que é usado de maneira semelhante ao SSR para monitorar o movimento do talude em minas abertas e subterrâneas.
[004] Um radar de estabilidade de talude ou LiDAR de estabilidade de talude mede fundamentalmente a quantidade de movimento entre as medições em um voxel (pixel para radar 2D) em um talude e a faixa do voxel. Assim, é produzido um mapa de deformação que mostra voxel por movimento de voxel de um talude ao longo do tempo, a partir do qual alertas são gerados para avisar sobre falhas iminentes do talude.
[005] Para obter o benefício máximo de segurança, os dispositivos de SSR e SSL requerem medições precisas e confiáveis. No Pedido de Patente Internacional número PCT/AU2006/001013, o Requerente explicou que vários distúrbios podem impactar a precisão e confiabilidade das medições de SSR (que também será o caso de SSL). Em particular, os distúrbios podem ser classificados como de curto prazo (como um caminhão passando pelo campo de visão) e de longo prazo (tal como vegetação). O pedido descreve uma técnica de detecção de variação nos valores de coerência de curto e longo prazo como um indicador da necessidade de correção de erros nos dados de movimento. O conteúdo do Pedido de Patente Internacional número PCT/AU2006/001013 é incorporado ao presente documento como referência.
[006] O Pedido de Patente Internacional número PCT/AU2006/001013 também descreve um método de correção para alterações nas condições atmosféricas. O método baseia-se na identificação de uma região de correção atmosférica e na aplicação da correção em volume com base nas mudanças na região de correção atmosférica. O Requerente concluiu que as técnicas existentes para correção em volume, como manipulação de mudanças nas condições atmosféricas, poderiam ser aperfeiçoadas. De fato, o Requerente está ciente de que algumas técnicas conhecidas de correção atmosférica têm dificuldade em capturar pequenas deformações de movimento rápido e grandes deformações de movimento lento. As técnicas existentes são configuradas para capturar uma ou outra e geralmente é verdade que as técnicas automáticas de correção atmosférica podem resultar no mascaramento ou supressão de alguns movimentos da parede. Isto é particularmente verdade para os efeitos atmosféricos causados pela neve, os quais as técnicas existentes são incapazes de lidar.
[007] Em uma forma, embora não precise ser a única ou a forma mais ampla, a invenção reside em um aparelho de monitoramento de estabilidade de talude compreendendo: um Radar ou Lidar que registra dados de movimento de um talude ou parede observada; um processador que: corrige os dados de movimento para movimentos aparentes que não estão relacionados à parede ou aos taludes; processa os dados de movimento corrigidos para produzir mapas de deformação indicativos do movimento do talude ou parede observada ao longo do tempo; gera alarmes indicando movimento da parede ou do talude acima de um limite; e uma tela que exibe os mapas e alarmes de deformação.
[008] De preferência, os dados de movimento são processados interferometricamente e os mapas de deformação são mapas de deformação interferométricos.
[009] Em uma forma adicional, a invenção reside em um método de produção de um mapa de deformação de uma área monitorada, incluindo as etapas de: registrar dados de deformação não corrigidos (UCD) de dados de movimento na área monitorada; ponderar espacialmente os dados de deformação não corrigidos (UCD) para produzir dados de deformação em segundo plano (BD) com efeito mínimo de movimentação de área pequena; ponderar temporalmente os dados de deformação em segundo plano (BD) para produzir dados de deformação ponderados em segundo plano (BDa) com efeito primário de aeras grandes de movimento lento; subtrair os dados de deformação em segundo plano (BD) a partir dos dados de deformação não corrigidos (UCD) para produzir dados de deformação subtraídos em segundo plano (BSD) com efeito mínimo do movimento de áreas grandes; derivar um fator de correção dos dados de deformação ponderados em segundo plano (BDa); aplicar o fator de correção para produzir dados de deformação corrigidos ponderados em segundo plano (CBDa); usar os dados de deformação corrigidos ponderados em segundo plano (CBDa) com os dados de deformação subtraídos em segundo plano (BSD) para produzir dados de deformação em multiescala (MSD): e produzir um mapa de deformação a partir dos dados de deformação em multiescala (MSD) que mostra o movimento na área monitorada.
[0010] De preferência, o mapa de deformação é um mapa de deformação interferométrico produzido a partir de dados de movimento interferométrico.
[0011] O método pode incluir ainda a ponderação temporal dos dados de deformação subtraídos em segundo plano (BSD) para produzir os dados de deformação ponderados subtraídos em segundo plano (BSDa) com efeito primário a partir de áreas pequenas de movimento lento; e derivação do fator de correção dos dados de deformação ponderados em segundo plano (BDa) e dos dados de deformação ponderados subtraídos em segundo plano (BSDa).
[0012] A etapa de derivação do fator de correção pode incluir a aplicação de uma máscara para remover dados externos dos dados de deformação ponderados em segundo plano (BDa) e/ou dados de deformação ponderados subtraídos em segundo plano (BSDa).
[0013] Em uma forma adicional, o método pode ser recursivo com várias etapas de ponderação espacial com cada ponderação espacial em uma área diferente e várias etapas de ponderação temporal com cada ponderação temporal ocorrendo em um período de tempo diferente.
[0014] Em uma forma ainda mais adicional, a invenção reside em um método de produção de um mapa de deformação de uma área monitorada, por ponderação espacial de pelo menos duas áreas diferentes e ponderando-se temporalmente em pelo menos dois momentos diferentes, incluindo as etapas de: registrar dados de deformação não corrigidos (UCD) de dados de movimento na área monitorada; ponderar espacialmente os dados de deformação não corrigidos (UCD) para produzir dados de deformação em segundo plano (BDx) em uma primeira escala x; ponderar temporalmente os dados de deformação em segundo plano (BDx) para produzir dados de deformação ponderados em segundo plano (BDax) na primeira escala x; subtrair os dados de deformação em segundo plano (BDx) dos dados de deformação não corrigidos (UCD) para produzir dados de deformação subtraídos em segundo plano (BSDx) na primeira escala x;
ponderar espacialmente os dados de deformação ponderados em segundo plano (BDax) para produzir dados de deformação em segundo plano (BDy) em uma segunda escala y; ponderar temporalmente os dados de deformação em segundo plano (BDy) na segunda escala y para produzir dados de deformação ponderados em segundo plano (BDay) na segunda escala y; subtrair os dados de deformação em segundo plano (BDy) na segunda escala y dos dados de deformação ponderados em segundo plano (BDax) na primeira escala x para produzir dados de deformação subtraídos em segundo plano (BSDy) na segunda escala y; derivar um fator de correção dos dados de deformação ponderados em segundo plano (BDay) na segunda escala y; aplicar o fator de correção para produzir dados de deformação corrigidos ponderados em segundo plano (CBDa); e usar os dados de deformação corrigidos ponderados em segundo plano (CBDa) com os dados de deformação subtraídos em segundo plano (BSDx) na primeira escala x e os dados de deformação subtraídos em segundo plano (BSDy) na segunda escala y para produzir dados de deformação em multiescala (MSD); e produzir um mapa de deformação a partir dos dados de deformação em multiescala (MSD) que mostra o movimento na área monitorada.
[0015] O processamento de dados é preferencialmente interferométrico e o mapa de deformação é preferencialmente um mapa de deformação interferométrico.
[0016] O método pode ser estendido por: ponderar espacialmente os dados de deformação ponderados em segundo plano (BDay) para produzir dados de deformação Interferométrica em segundo plano (BDz) em uma terceira escala z; ponderar temporalmente os dados de deformação em segundo plano (BDz) na terceira escala z para produzir dados de deformação ponderados em segundo plano (BDaz) na terceira escala z; subtrair os dados de deformação em segundo plano (BDz) na terceira escala z dos dados de deformação ponderados em segundo plano (BDay) na segunda escala y para produzir dados de deformação subtraídos em segundo plano (BSDz) na terceira escala z; derivar o fator de correção dos dados de deformação ponderados em segundo plano (BDaz) na terceira escala z; e também usar os dados de deformação subtraídos em segundo plano (BSDz) na terceira escala z para produzir os dados de deformação Interferométrica em multiescala (MSD).
[0017] A etapa da ponderação espacial pode ser por seleção espacial. A seleção espacial pode ser realizada por subamostragem.
[0018] A etapa de ponderação temporal é realizada adequadamente pela ponderação da etapa temporal. A ponderação da etapa temporal pode passar através de uma faixa de todas varreduras para 24 horas ou qualquer período de tempo incluindo, porém não limitado a minuto, alguns minutos, 1 hora, 2 horas, 6 horas, 12 horas e 18 horas. Pode haver um intervalo de tempo entre as etapas de alguns minutos, 1 hora, 2 horas, 4 horas ou mais ou qualquer período de tempo entre esses.
[0019] Características e vantagens da presente invenção serão evidentes a partir da descrição detalhada a seguir.
[0020] Para auxiliar na compreensão da invenção e permitir que um versado na técnica coloque a invenção em efeito prático, as modalidades preferidas da invenção serão descritas a título de exemplo, apenas com referência aos desenhos anexos, nos quais: a figura 1 é um esboço de um aparelho de monitoramento de estabilidade de taludes que produz mapas de deformação aperfeiçoados; a figura 2 é um fluxograma conceitual de uma correção em volume de dados de deformação lenta e uma correção espacial dos dados de deformação rápida obtidos de um Radar ou Lidar; a figura 3 mostra uma implementação prática do conceito da figura 2; a figura 4 mostra dados de deformação não corrigidos (UCD); a figura 5a mostra os dados de deformação em segundo plano (BD) (ponderados espacialmente); a figura 5b mostra dados de deformação subtraídos em segundo plano (BSD); a figura 6a mostra dados de deformação ponderados em segundo plano (BDa); a figura 6b mostra os dados de deformação ponderados subtraídos em segundo plano (BSDa) temporalmente; a figura 7 mostra os dados de deformação corrigidos ponderados em segundo plano (CBDa); a figura 8 mostra um mapa de deformação corrigido (MSD);
a figura 9 mostra um processo para determinar o fator de correção em volume; e a figura 10 mostra um processo em quatro escalas.
[0021] As modalidades da presente invenção residem principalmente em um método de processamento em multiescala para correção atmosférica de dados de deformação de monitoramento de talude. Consequentemente, as etapas do método foram ilustradas de forma esquemática concisa nos desenhos, mostrando apenas os detalhes específicos que são necessários para a compreensão das modalidades da presente invenção, mas para não obscurecer a divulgação com detalhes excessivos que serão prontamente aparentes para aqueles versados na técnica tendo o benefício da presente descrição.
[0022] Neste relatório descritivo, adjetivos como primeiro e segundo, esquerdo e direito e similares podem ser usados apenas para distinguir um elemento ou ação de outro elemento ou ação sem necessariamente exigir ou implicar qualquer relação ou ordem real. Palavras como "compreende" ou "inclui" destinam-se a definir uma inclusão não exclusiva, de modo que um processo, método, artigo ou aparelho que inclua uma lista de elementos não inclua apenas esses elementos, mas também outros elementos não expressamente listados, incluindo elementos que são inerentes a esse processo, método, artigo ou aparelho.
[0023] Com referência à figura 1, é mostrado um aparelho de monitoramento de estabilidade de Talude 1. O aparelho de monitoramento de estabilidade de talude pode ser um aparelho Radar ou um aparelho Lidar. Para facilitar a explicação, a explicação posterior de uma modalidade refere-se ao Radar interferométrico. A invenção pode ser aplicada a outros aparelhos de monitoramento de estabilidade de Talude, incluindo Radares e Lidares 2D, 3D, aéreos, espaciais, terrestres, estáticos, móveis, com abertura real, com abertura sintética, Doppler, tempo de voo ou interferométrica.
[0024] O aparelho 1 é direcionado a um Talude 2, pelo menos uma parte do qual pode estar em risco de movimento, como o movimento representado pelas setas 3. O aparelho 1 compreende um prato de radar 4 que é movido para varrer um sinal através do talude. O sinal do radar refletido é analisado quanto à diferença de fase a partir da qual os dados de movimento são derivados. O processo é conhecido como processamento de sinal interferométrico e é descrito no documento PCT/AU2001/001570.
[0025] O processamento do sinal interferométrico é realizado em um processador que pode ser convenientemente localizado no aparelho em uma caixa 5 juntamente com uma fonte de alimentação e outro equipamento para operação do radar. O resultado do processamento do sinal interferométrico é renderizado como um mapa de movimento que mostra qual parte da parede está se movendo e em que direção. O processador também pode gerar alarmes para alertar sobre movimentos significativos que podem levar a falhas no talude.
[0026] Um problema com o aparelho da figura 1 é que pode haver um movimento aparente que é de fato devido a influências que não são de parede. Uma dessas influências é a mudança nas condições atmosféricas. O aparelho corrige o processamento do sinal interferométrico para compensar o movimento aparente que não está relacionado à parede.
[0027] A título de explicação geral, os dados de um radar podem incluir medições de áreas pequenas de movimento rápido (FSA), áreas pequenas de movimento lento (SSA), áreas grandes de movimento lento (SLA) e, raramente, áreas grandes de movimento rápido (FLA). A subtração de uma ponderação espacial dos dados recebidos preserva principalmente a FSA e a maioria das SSA; suprimindo o efeito do caráter espacial de curto prazo na atmosfera. O fluxo espacial ponderado preservará as FLA, SLA e os efeitos atmosféricos. A ponderação temporal do fluxo espacial ponderado preserva as SLA e os efeitos atmosféricos em volume, enquanto suprime os eventos atmosféricos espaciais de curto prazo e as FLA. O fluxo subtraído em segundo plano também pode ser medido temporalmente e, quando adicionado aos dados de ponderação temporal, é produzido um conjunto de dados a partir do qual a correção em volume pode ser facilmente calculada. Um fator de correção é calculado e aplicado aos dados para produzir um fluxo no qual as SLA são preservadas e a atmosfera em volume suprimida. Por uma questão de simplicidade, isso pode ser adicionado ao fluxo subtraído em segundo plano, para que um único fluxo de dados contenha SLA, FSA e SSA com pouca contaminação da atmosfera ou outros efeitos, como o desvio do instrumento. Os dados corrigidos são então usados para produzir mapas de deformação aperfeiçoados para fornecer um aviso antecipado de falha iminente do Talude. Os eventos de FLA são raros e ocorrem apenas após uma explosão ou uma falha na parede, o que aumentará o estado de alerta das minas, para que o sinal residual de FLA devido à provável não uniformidade e movimento rápido ainda seja aparente.
[0028] O processo é resumido na figura 2. Os dados do radar 10 são ponderados espacialmente em 11 para produzir um conjunto de dados preservando as FLA e as SLA 12, que usam a ponderação temporal 14 para obter dados das SLA 15. O conjunto de dados 12 é subtraído 16 dos dados do radar 10 para produzir um conjunto de dados contendo FSA e SSA 17, que também tem uma ponderação temporal 18 para obter as SSA
19. Os dados das SSA 19 e SLA 15 são usados para calcular um fator de correção 20 que corrige efeitos em volume, particularmente alterações atmosféricas e desvio do instrumento. O fator de correção 20 é subtraído 21 dos dados das SLA 15. Esses dados corrigidos são combinados 22 com FSA e SSA 17 para fornecer um conjunto de dados a partir do qual mapas de deformação aperfeiçoados são produzidos usando as técnicas descritas nas Patentes mencionadas anteriormente, cujo conteúdo é incorporado ao presente documento como referência. Esses mapas de deformação 13 são bastante aperfeiçoados ao suprimir efeitos em volume, como desvio atmosférico e desvio do instrumento.
[0029] Um processo para a determinação do fator de correção 20 é que os dados SSA e SLA são adicionados e o total é plotado em relação ao intervalo do radar ao voxel do qual os dados são registrados. A inclinação de uma linha de melhor ajuste é o fator de correção em volume e a interceptação em y é responsável por erros de desvio no radar. O processo é descrito em detalhes por referência às modalidades a seguir.
[0030] Uma implementação prática do processo da figura 2 é mostrada na figura 3 com dados de exemplo fornecidos nas figuras a seguir. Os dados são obtidos de um radar GroundProbe® SSR-FX. O SSR-FX monitora uma fina faixa vertical na parede que é girado da esquerda para a direita como um ventilador e não se move para cima e para baixo como um refletor. O SSR-FX pode varrer 180 graus em menos de dois minutos e os dados processados estão imediatamente disponíveis. É um radar de abertura real que oferece ampla cobertura de área, usando uma resolução de pixel de mais de 1,4 milhão de pixels por varredura, atualizada pelo menos a cada dois minutos, com um diâmetro máximo de 5,6 km. Para indicar que esta modalidade específica é aplicada aos dados interferométricos, os rótulos de dados são alterados para incluir a referência interferométrica. Assim, os dados de deformação não corrigidos (UCD) se tornam dados de deformação Interferométrica não corrigidos (UCiD), etc.
[0031] O processo descrito no presente documento não está limitado aos conjuntos de dados obtidos por interferometria. Por exemplo, os conjuntos de dados podem ser dados de intervalo obtidos de um dispositivo Lidar, em vez de dados de fase obtidos de um dispositivo Radar. Um Lidar também pode gerar dados de fase que podem ser processados interferometricamente.
[0032] Com referência à figura 3, uma parede (ou talude) é monitorada usando radar de estabilidade de talude ou Lidar de estabilidade de talude e dados de deformação interferométrica não corrigidos (UCiD) são coletados a cada varredura. Os dados de deformação interferométrica não corrigidos (UCiD) são um fluxo de dados de fase. Fase interferométrica é a mudança de fase para qualquer pixel entre as varreduras. A fase interferométrica é convertida em UCiD multiplicando por λ/4π. Os dados são referidos como "não corrigidos" para deixar claro que nenhuma tentativa foi feita para fazer qualquer correção em volume, seja para a atmosfera ou de outra forma. No entanto, isso não significa que algum grau de pré-processamento possa não ter ocorrido. De fato, a maioria dos equipamentos Radar e Lidar processa o fluxo de dados brutos. Além disso, implementações específicas podem envolver pré-processamento proprietário adicional antes da aplicação do método descrito no presente documento.
[0033] Os dados de deformação interferométrica não corrigidos (UCiD) podem ser processados da maneira descrita nas patentes anteriores mencionadas acima para produzir mapas de deformação, como mostrado nas figuras. Essencialmente, os dados do UCiD são somados para obter deformação não corrigida (UCD). Este é um processo de escala única, sem filtragem temporal ou espacial e sem correção em volume. O UCD mostra o resultado cumulativo dos movimentos reais da parede e das mudanças em volume (como atmosféricas) ao longo do período da imagem. O processo descrito em detalhes abaixo é um método de correção de efeitos atmosféricos espaciais (semelhantes) em curto prazo e efeitos atmosféricos em volume (semelhantes) em longo prazo.
[0034] Nas figuras a seguir, os mapas de deformação mostram dados cumulativos em vez de uma única varredura. Isso é necessário para que os movimentos da parede que surgem ao longo do tempo possam ser visualizados. Para facilitar a explicação, o processo detalhado é descrito por referência a cada varredura, mas as figuras que exemplificam o processo são dados cumulativos durante um período de aproximadamente 3,5 dias. Por exemplo, os dados na figura 4 são realmente dados de deformação não corrigidos (UCD) e não dados de deformação interferométrica não corrigidos (UCiD).
[0035] Os dados da UCiD são medidos espacialmente por um processo descrito em maiores detalhes abaixo por referência à figura 5a para obter dados de deformação interferométrica em segundo plano (BiD). Os dados BiD são então medidos temporalmente para produzir dados ponderados de deformação interferométrica em segundo plano (BiDa), cuja amostra acumulada é mostrada na figura 6a.
[0036] Também pode haver um processo opcional de manipulação de ambiguidade, que incorpora um detector de ambiguidade e um desempacotador espacial. Uma abordagem para tratamento de ambiguidade é descrita no número da Publicação Internacional W02007/009175 intitulado Processamento de Sinais Interferométricos.
[0037] Os dados BiD são subtraídos dos dados de deformação interferométrica não corrigidos (UCiD) para produzir dados de deformação interferométrica subtraídos em segundo plano (BSiD). Uma amostra acumulada de dados BSiD é mostrada na figura 5b. Os dados de BSiD podem ser medidos temporalmente para produzir dados ponderados de deformação interferométrica subtraídos em segundo plano (BSiDa), cuja amostra acumulada é mostrada na figura 6b. Embora a etapa de calcular a ponderação temporal dos dados do BSiD seja opcional, ela geralmente será executada porque foi constatado que, na maioria dos casos, o Fator de Correção em volume obtido do BiDa e BSiDa gera uma melhoria maior do que a obtenção do Fator de Correção em volume somente do BiDa.
[0038] Os dados BiDa e BSiDa são usados para calcular um fator de correção em volume, conforme descrito acima. Para ajudar nesta etapa, é opcional aplicar uma máscara como descrito abaixo.
[0039] O fator de correção em volume é subtraído dos dados do BiDa para obter dados de deformação interferométrica corrigidos em segundo plano (CBiDa). Um exemplo de dados acumulados de CBiDa é mostrado na figura
7.
[0040] Os dados CBiDa são adicionados aos dados BSiD para produzir dados de deformação interferométrica em multiescala (MSiD). Um exemplo de dados MSiD acumulados é mostrado na figura 8. Os dados MSiD são processados de acordo com um dos métodos descritos nos Pedidos de Patente mencionados na seção anterior, para produzir mapas de deformação aperfeiçoados. A título de exemplo, a figura 4 mostra um mapa de deformação sem correção e a figura 8 mostra os mesmos dados após o processamento da figura 3. O menor grau de distúrbio atmosférico na figura 8 significa que um limite de alarme mais baixo pode ser definido sem aumentar a taxa de alarmes falsos. Além disso, a configuração do limite de alarme é mais simples porque é alcançado um nível de distúrbio atmosférico espacial constante na imagem da superfície da parede.
[0041] A primeira etapa, como mostrado na figura 2, é a ponderação espacial dos dados de deformação interferométrica não corrigidos (UCiD). Uma amostra cumulativa de dados UCiD (UCD) é mostrada na figura 4. A ponderação espacial pode ocorrer em diferentes volumes, dependendo do requisito para os dados serem corrigidos. Ou seja, o valor para cada voxel no conjunto de dados é calculado como a ponderação dos valores de todos os voxels em uma janela esférica para produzir deformação Interferométrica em segundo plano (BiD), como mostrado na figura 5a (como dados acumulados). Os inventores descobriram que um volume adequado para muitas situações é uma esfera com um diâmetro de 200 m ou 400 m ou 800 m. Outros volumes adequados são uma esfera com 150 m de diâmetro ou todos os dados em uma esfera com 5.600 m de diâmetro. Embora seja feita referência à ponderação em volume contendo vários voxels de dados, será apreciado que, para o radar 2D, os dados estarão em pixels e a ponderação espacial estará sobre uma área.
[0042] O processo de ponderação espacial é um processo deslizante no sentido de que um valor para cada voxel é obtido calculando a ponderação dos voxels ao redor desse voxel e, em seguida, o processo passa para o próximo voxel e se repete. O número de voxels no conjunto de dados permanece o mesmo. A janela é truncada pela borda dos dados.
[0043] A figura 5a mostra a deformação interferométrica ponderada espacial em segundo plano (BiD) acumulada para produzir deformação em segundo plano (BD). É evidente a partir de uma revisão da figura 5a que os dados processados classicamente mostrados na figura 4, mostram mais detalhes de deformação. O mapa de deformação da figura 5a mostrará áreas grandes e de movimento lento, mas áreas pequenas móveis são suprimidas pela ponderação de saída. A comparação da figura 5a com a figura 4 mostra que a deformação em segundo plano captura o caráter espacial da atmosfera, ignorando os principais componentes dos movimentos da parede.
[0044] A deformação Interferométrica em segundo plano (BiD) é subtraída de deformação Interferométrica não corrigida (UCiD) para criar a deformação Interferométrica subtraída em segundo plano (BSiD) (figura 5b). Como os voxels próximos tendem a experimentar uma atmosfera semelhante, a BSiD tem a maioria dos efeitos atmosféricos removidos. A deformação em áreas pequenas de movimento rápido passará bem para a BSiD. Vide, por exemplo, o movimento em A1 na figura 5b. Áreas grandes de movimentação lenta, como a A2, serão suprimidas pela subtração em segundo plano e não passarão também para a BSiD. Isso ocorre porque o movimento é lento e grande e na ordem do tamanho da janela de ponderação espacial. A BSiD mostra outras áreas pequenas de movimento rápido que às vezes estão localizadas dentro de áreas maiores e mais lentas que podem não ser claras na deformação subtraída em segundo plano (BSD) ou deformação em segundo plano (BD) até que tenha sido calculada a ponderação temporal e tenha sido aplicada uma correção em volume, conforme descrito abaixo.
[0045] Outra fase do processo é realizar a ponderação temporal. A ponderação temporal é realizada adquirindo dados por um período de tempo e deslizando a janela de ponderação para frente no tempo após a aquisição de um período inicial de dados. Os inventores descobriram que uma janela de tempo adequada é de 24 horas. Outras janelas de tempo também podem ser adequadas em circunstâncias específicas, conforme descrito abaixo. Assim, a janela de tempo pode ser de apenas 1 hora ou até mais curta. A figura 6a mostra dados interferométricos em segundo plano (BiDa) de ponderação espacial no tempo, mostrados como um exemplo acumulado.
[0046] Da mesma forma que BiDa foi criado pela ponderação de tempo de BiD, o BSiDa é criado pela ponderação do tempo de BSiD. A figura 6b mostra os dados interferométricos em segundo plano (BiDa) de ponderação espacial no tempo.
[0047] Um fator de correção em volume é determinado a partir de BiDa e BSiDa. Um processo preferido é representado na figura 9. Os pontos de dados BiDa e BSiDa em cada gerenciamento de intervalo são adicionados e plotados contra o intervalo do ponto de dados. Efetivamente, isso está plotando apenas os movimentos lentos contra o alcance. A inclinação da linha é o Fator de Correção em volume. Se houver algum desvio, todos ou alguns componentes deste poderão ser causados por efeitos do instrumento.
[0048] No caso de existirem alguns pontos fora da série, como mostrado na figura 9, eles podem ser excluídos por um processo de mascaramento manual ou automático opcional, como representado na figura 3. Uma Máscara de Exclusão Manual pode ser selecionada por um usuário utilizando uma interface gráfica de usuário para excluir regiões como as mostradas em círculo na figura 9. Nesta modalidade, os pontos de dados identificados são excluídos da determinação do fator de correção em volume. Um processo manual alternativo é para o usuário selecionar uma Máscara de Inclusão Manual de áreas da parede que provavelmente serão estáveis. Esse é um processo semelhante ao processo atual ou clássico do usuário de selecionar e definir áreas de referência estáveis (SRAs). Os pixels da Máscara de Inclusão Manual que também possuem boa amplitude e boa coerência e que anteriormente não se moviam muito são considerados bons. BiDa e BSiDa nesses pixels provavelmente são devidos a alterações no índice de refração em volume da atmosfera. Um processo automático pode selecionar automaticamente em uma máscara de inclusão automática uma seção do talude que se moveu, digamos, menos de 2 mm em, digamos, 2 dias.
[0049] Depois que o Fator de Correção em volume é determinado, ele é subtraído dos dados de BiDa para produzir dados de CBiDa, conforme mencionado acima. Os dados de BSiD são adicionados aos dados de CBiDa para produzir dados interferométricos em multiescala a partir dos quais os mapas de deformação são construídos livres de distorções causadas por fatores em volume, como a desvio atmosférico e de instrumento. Um mapa de deformação corrigido é mostrado na figura 8.
[0050] Um benefício da adição de BSiD e CBiDa é que uma imagem mais nítida é produzida. Uma imagem igualmente nítida pode ser obtida adicionando BiDa e BSiDa.
[0051] Uma alternativa à ponderação espacial, conforme descrito na modalidade acima, é a seleção espacial. A ponderação espacial pela seleção espacial é feita selecionando áreas de referência estáveis e usando-as como uma aproximação para uma área maior. A técnica também pode ser chamada de ponderação espacial da subamostra. A técnica de seleção de áreas de referência estáveis é bem conhecida dos usuários dessa tecnologia de monitoramento e é um método manual para obter uma ou mais ponderações espaciais, em um ou mais locais dentro da área de varredura selecionada. A estimativa de uma única correção espacial em volume combinando todas as estimativas estáveis da área de referência é a abordagem mais simples de ponderação espacial, no entanto, usando várias regiões para criar ponderações subamostradas da área de varredura obtém-se uma melhor estimativa espacial. Ambos os métodos de ponderação de seleção espacial também podem ser automatizados, selecionando áreas que são medidas estatisticamente de alta qualidade.
[0052] Uma alternativa à ponderação temporal, conforme descrito na modalidade acima, é a ponderação da etapa temporal. Na ponderação da etapa temporal, um bloco de dados é ponderado e então o processo para um próximo bloco de dados, em oposição à abordagem da janela deslizante descrita anteriormente. O tamanho do bloco e o tempo entre os blocos são definidos para atingir o ciclo de trabalho desejado para se adequar ao poder de processamento disponível. O método de ponderação aplicado à ponderação da etapa temporal pode ser adequadamente uma ponderação, mediana ou modo ou, igualmente, pode ser uma subamostragem temporal que tem o processamento interferométrico ou de diferença aplicado.
[0053] O exemplo descrito acima usa um processo em duas escalas com um único volume de ponderação espacial e uma única janela de tempo. A invenção pode ser estendida a um processo de multiescala com vários volumes ponderados diferentes e diferentes janelas de tempo. Voltando agora à figura 10, é mostrado um desses processos alternativos de processamento em multiescala para correção em volume de mapas de deformação. Tal como no método da figura 2, o processamento começa com dados de deformação interferométrica não corrigidos (UCiD) coletados de uma parede ou talude usando um radar de estabilidade de talude ou Lidar de estabilidade de talude. Os dados da UCiD são primeiro ponderados espacialmente em uma área de, digamos, 150 m de diâmetro para produzir dados interferométricos em segundo plano (BiD150). Esses dados são então ponderados temporalmente por 1 hora para produzir dados BiD150. Os dados BiD150 são subtraídos dos dados de deformação interferométrica não corrigidos (UCiD) para produzir dados de deformação interferométrica subtraídos em segundo plano (BSiD150). Cada um desses processos é como descrito acima.
[0054] O processo é repetido para diferentes escalas, por exemplo, áreas com diâmetros de, digamos, 400 m e 800 m e escalas de tempo de, digamos, 8 horas e 24 horas. O processo representado na figura 10 usa áreas com diâmetros de 150 m, 400 m e 800 m para ponderação espacial, mas outras áreas com diâmetros de 100 m, 200 m 300 m, 500 m, 600 m, 700 m ou diâmetros entre ou maiores também serão adequadas em determinadas situações. O processo de multiescala da figura 9 também não está limitado a escalas de tempo específicas para a ponderação temporal, porém tempo de 2 horas, 3 horas, 5 horas, 6 horas, 7 horas ou tempo entre ou maiores também serão adequados em determinadas situações.
[0055] O método de produção de mapas de deformação reduz significativamente os efeitos atmosféricos, preservando importantes dados de movimento. O mesmo apresenta uma melhoria significativa da segurança em relação às técnicas conhecidas.
[0056] A descrição acima de várias modalidades da presente invenção é fornecida para fins de descrição a um versado na técnica. Não se destina a ser exaustiva ou a limitar a invenção a uma única modalidade divulgada. Como mencionado acima, inúmeras alternativas e variações à presente invenção serão evidentes aos versados na técnica do ensino acima. Consequentemente, embora algumas modalidades alternativas tenham sido discutidas especificamente, outras modalidades serão aparentes ou relativamente fáceis de serem desenvolvidas pelos versados na técnica. Consequentemente, esta invenção pretende abranger todas as alternativas, modificações e variações da presente invenção que foram discutidas no presente documento e outras modalidades que se enquadram no espírito e no escopo da invenção descrita acima.
Claims (20)
1. Aparelho de monitoramento de estabilidade de taludes, caracterizado pelo fato de que compreende: um Radar ou Lidar que registra dados de movimento de um talude ou parede observada; um processador que: corrige os dados de movimento para movimentos aparentes que não estão relacionados à parede ou aos taludes por; registra dados de deformação não corrigidos (UCD) de dados de movimento na área monitorada; pondera espacialmente os dados de deformação não corrigidos (UCD) para produzir dados de deformação em segundo plano (BD) com efeito mínimo a partir do movimento da área pequena; pondera temporalmente os dados de deformação em segundo plano (BD) para produzir dados de deformação ponderados em segundo plano (BDa) com efeito primário a partir de áreas grandes de movimento lento; subtrai os dados de deformação em segundo plano (BD) dos dados de deformação não corrigidos (UCD) para produzir dados de deformação subtraídos em segundo plano (BSD) com efeito mínimo a partir de movimento de área grande; deriva um fator de correção dos dados de deformação ponderados em segundo plano (BDa); aplica o fator de correção para produzir dados de deformação corrigidos ponderados em segundo plano (CBDa); usa os dados de deformação corrigidos ponderados em segundo plano (CBDa) com os dados de deformação subtraídos em segundo plano (BSD) para produzir dados de deformação em multiescala (MSD);
processa os dados de deformação de multiescala para produzir mapas de deformação indicativos do movimento do talude ou parede observada com o tempo; e gera alarmes indicando movimento de parede ou talude acima de um limite; e uma tela que mostra os mapas de deformação e alarmes. produz um mapa de deformação a partir dos dados de deformação em multiescala (MSD) que mostra o movimento na área monitorada.
2. Aparelho de monitoramento de estabilidade de talude de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os dados de movimento são processados interferometricamente e os mapas de deformação são mapas de deformação interferométricos.
3. Método para produzir um mapa de deformação de uma área monitorada, caracterizado pelo fato de que inclui as etapas de: registrar dados de deformação não corrigidos (UCD) de dados de movimento na área monitorada; ponderar espacialmente os dados de deformação não corrigidos (UCD) para produzir dados de deformação em segundo plano (BD) com efeito mínimo a partir do movimento da área pequena; ponderar temporalmente os dados de deformação em segundo plano (BD) para produzir dados de deformação ponderados em segundo plano (BDa) com efeito primário a partir de áreas grandes de movimento lento; subtrair os dados de deformação em segundo plano (BD) dos dados de deformação não corrigidos (UCD) para produzir dados de deformação subtraídos em segundo plano (BSD) com efeito mínimo a partir de movimento de área grande; derivar um fator de correção dos dados de deformação ponderados em segundo plano (BDa); aplicar o fator de correção para produzir dados de deformação corrigidos ponderados em segundo Plano (CBDa); usar os dados de deformação corrigidos ponderados em segundo plano (CBDa) com os dados de deformação subtraídos em segundo plano (BSD) para produzir dados de deformação em multiescala (MSD); e produzir um mapa de deformação a partir dos dados de deformação em multiescala (MSD) que mostra o movimento na área monitorada.
4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o mapa de deformação é um mapa de deformação interferométrico produzido a partir de dados de movimento interferométrico.
5. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que inclui ainda a ponderação temporal dos dados de deformação subtraídos em segundo plano (BSD) para produzir dados de deformação ponderados subtraídos em segundo plano (BSDa) com efeito primário a partir de áreas pequenas em movimento lento; e derivação do fator de correção dos dados de deformação ponderados em segundo plano (BDa) e dos dados de deformação ponderados subtraídos em segundo plano (BSDa).
6. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a etapa de derivação do fator de correção pode incluir a aplicação de uma máscara para remover dados externos dos dados de deformação ponderados em segundo plano (BiDa) e/ou dados de deformação ponderados subtraídos em segundo plano (BSDa).
7. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o método é recursivo com várias etapas de ponderação espacial com cada ponderação espacial em uma área diferente e várias etapas de ponderação temporal com cada ponderação temporal ocorrendo em um período de tempo diferente.
8. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a etapa de ponderação espacial é realizada por seleção espacial.
9. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a seleção espacial é realizada por subamostragem.
10. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a etapa da ponderação temporal é realizada por ponderação da etapa temporal.
11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a etapa temporal pondera etapas através de um intervalo selecionado a partir de: cada varredura; um minuto; alguns minutos; 1 hora; 2 horas; 6 horas; 12 horas; 18 horas; 24 horas.
12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que existe um intervalo de tempo entre as etapas selecionadas entre: um minuto; alguns minutos; 1 hora; 2 horas; 4 horas.
13. Método para produzir um mapa de deformação de uma área monitorada ponderando espacialmente pelo menos duas áreas diferentes e ponderando temporalmente pelo menos dois momentos diferentes, caracterizado pelo fato de que inclui as etapas de:
registrar dados de deformação não corrigidos (UCD) de dados de movimento na área monitorada; ponderar espacialmente os dados de deformação não corrigidos (UCD) para produzir dados de deformação em segundo plano (BDx) em uma primeira escala x; ponderar temporalmente os dados de deformação em segundo plano (BDx) para produzir dados de deformação ponderados em segundo plano (BDax) na primeira escala x; subtrair os dados de deformação em segundo plano (BDx) dos dados de deformação não corrigidos (UCD) para produzir dados de deformação subtraídos em segundo plano (BSDx) na primeira escala x; ponderar espacialmente os dados de deformação ponderados em segundo plano (BDax) para produzir dados de deformação em segundo plano (BDy) em uma segunda escala y; ponderar temporalmente os dados de deformação em segundo plano (BDy) na segunda escala y para produzir dados de deformação ponderados em segundo plano (BDay) na segunda escala y; subtrair os dados de deformação em segundo plano (BDy) na segunda escala y dos dados de deformação ponderados em segundo plano (BDax) na primeira escala x para produzir dados de deformação subtraídos em segundo plano (BSDy) na segunda escala y; derivar um fator de correção dos dados de deformação ponderados em segundo plano (BDay) na segunda escala y; aplicar o fator de correção para produzir dados de deformação corrigidos ponderados em segundo plano (CBDa); e usar os dados de deformação corrigidos ponderados em segundo plano (CBDa) com os dados de deformação subtraídos em segundo plano (BSDx) na primeira escala x e os dados de deformação subtraídos em segundo plano (BSDy) na segunda escala y para produzir dados de deformação em multiescala (MSD); e produzir um mapa de deformação a partir dos dados de deformação em multiescala (MSD) que mostra o movimento na área monitorada.
14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o processamento de dados é interferométrico e o mapa de deformação é um mapa de deformação interferométrico.
15. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que inclui ainda as etapas de: ponderar espacialmente os dados de deformação ponderados em segundo plano (BDay) na segunda escala y para produzir dados de deformação interferométrica em segundo plano (BDz) em uma terceira escala z; ponderar temporalmente os dados de deformação em segundo plano (BDz) na terceira escala z para produzir dados de deformação ponderados em segundo plano (BDaz) na terceira escala z; subtrair os dados de deformação em segundo plano (BDz) na terceira escala z dos dados de deformação ponderados em segundo plano (BDay) na segunda escala y para produzir dados de deformação subtraídos em segundo plano (BSDz) na terceira escala z; derivar o fator de correção dos dados de deformação ponderados em segundo plano (BDaz) na terceira escala z; e também usar os dados de deformação subtraídos em segundo plano (BSDz) na terceira escala z para produzir os dados de deformação interferométrica em multiescala (MSD).
16. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a etapa de ponderação espacial é realizada por seleção espacial.
17. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a seleção espacial é realizada por subamostragem.
18. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a etapa da ponderação temporal é realizada por ponderação da etapa temporal.
19. Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a etapa temporal pondera etapas através de um intervalo selecionado a partir de: cada varredura; um minuto; alguns minutos; 1 hora; 2 horas; 6 horas; 12 horas; 18 horas; 24 horas.
20. Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que existe um intervalo de tempo entre as etapas selecionadas de: um minuto; alguns minutos; 1 hora; 2 horas; 4 horas.
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