SBAS-InSAR方法支持下的矿区地表沉降监测及参数反演

煤矿开采极易诱发各类地质灾害,从而对矿区人民的生命财产安全带来严重影响。因此,对矿区地表进行形变监测及对其开采面参数进行反演获得形变规律,可有效防止矿区地质灾害的发生。本文选取山西省的店坪煤矿和汾源煤业作为研究区域,基于Sentinel-1A卫星影像数据,使用小基线集（SBAS）方法提取研究区的形变结果。使用Okada模型对5-101工作面参数进行反演和分析,并将反演结果与采工图实测数据进行对比验证。结果表明：①煤矿开采引起的地表形变程度与煤矿开采长度成正比;②急倾斜厚煤层开采引发的地表形变程度要比近水平薄煤层引起的地表形变程度大,更容易造成地表塌陷;③Okada模型反演较短近水平薄煤层的开采参数精度较高,说明该模型适用于此类型煤矿开采参数的反演。     

时序SAR幅相联合加权融合方法监测矿区形变

针对煤炭资源的井下高强度开采引起的地表形变问题,开展矿区地表形变的精细监测对于指导矿区生产建设和生态修复具有重要意义.提出一种基于时间序列SAR影像差分干涉信息相位叠加和首末两幅SAR影像强度信息Pixel-tracking技术获取大量级形变信息相结合的加权融合方法,对河北省峰峰矿区万年矿开采工作面进行精细监测,结合现...     

济宁地区高速公路沉降监测与分析

针对煤炭开采导致地面沉降比较严重的问题,以济宁地区为研究区,利用2008年1月至2010年2月共6景ALOS PALSAR数据,开展高速公路沉降监测与分析。通过双轨D-InSAR进行差分干涉处理,提取了地面形变图。研究发现,挖掘煤炭、开采地下水等人为因素造成的地表沉降明显,年均沉降量达55mm;高速公路沉降程度较轻,年均沉降量为4.7mm;还发现,矿区开采等人为因素会对高速公路产生影响,不同的地质条件也会导致高速公路发生不同程度的沉降。     

盐穴收缩引起的地表下沉监测与预计

岩盐水溶开采后,形成巨大空间的盐穴,可以利用盐穴存储石油、天然气。盐穴的收缩将引起盐穴容积减少,导致存储空间减少和地表下沉。地表移动变形监测是发现盐穴收缩变化的重要手段,由于目前国内没有专门的监测标准,本文提出采用国家标准GB 50026—2007作为测量规范。基于岩盐水溶开采与地下煤层开采引起地表移动规律基本相似,把盐穴收缩引起的地表下沉视作一个随机过程,把圆柱形盐穴容积收缩量转换为等效开采厚度和正方形开采区域,基于克诺特影响函数,建立了圆柱形盐穴收缩引起的地表下沉预计模型。     

时间相邻-四轨法的D-InSAR矿区沉陷监测研究

针对由矿区煤炭开采引起的地表沉陷通常具有较大的形变梯度,而地表形变梯度超过干涉相位的临界梯度在干涉时会产生失相干,从而不能很好地解算出地表形变值的问题。该文尝试采用基于"时间相邻-四轨法"的D-InSAR技术方案对山西大同矿区某矿进行分阶段监测,即将矿区沉陷大形变基于时间分解为数幅小形变,通过降低地表沉降形变量来提高影像干涉效果,同时可以将时间基线过长导致的失相干最小化。为了更有效地验证监测方案的可行性,该文结合矿区观测站水准测量成果与观测站实际布设情况对监测数据采用高斯矩阵进行加权平均,将观测站单点形变量转化为所处像元对应地表区域的近似平均形变量,减小了个别观测站不能代表周围地表区域整体形变趋势的误差。通过对观测站加权后的形变数据与D-InSAR处理结果对比分析,证明此方案在矿区地表沉陷监测是可行的。     

PALSAR数据在矿区地表沉陷探测中的应用

地下开采导致的地表形变失相干是InSAR技术在矿区开采沉陷监测中面临的主要问题。本文分析了In-SAR技术用于矿区开采形变监测的适用性和最大可探测形变梯度问题,并以陕西彬县彬长矿区为研究对象,采用PALSAR数据进行矿区开采沉陷探测实验研究,研究结果表明:PALSAR数据因其波长较长的特点,具有相对较大的监测梯度,在一定程度上能够克服矿区形变量超出最大监测梯度所造成的失相干现象。     

基于回归分析的地表移动值与岩移参数变化规律研究

煤矿开采引起的地表移动和变形,会导致开采沉陷,一直是煤矿安全的隐患。本文选取王楼煤矿13301工作面作为研究对象,分析整理了历年来地表移动变形观测资料和观测站相关地质采矿技术条件,利用回归分析的方法进行了统计分析、曲线拟合、建立回归方程,系统性地得出地表移动值与岩移参数变化规律,求取出了矿区具体采矿技术条件下开采引起的岩层与地表移动变形参数,为矿区生产及类似地质采矿条件下岩移参数求取等提供依据。     

基于FLAC3D的深部开采沉陷预计数值模拟

针对深部开采物理实验困难问题,本文采用数值模拟的方法,对某深部矿井条带开采工作面应用FLAC3D数值模拟进行分析,结合该矿区地质条件,分别模拟两个工作面开采对地表下沉的影响,并进行研究,得到数值模拟下沉预计值为0.188 m,实测最大下沉值为0.179 m,与数值模拟预计值之间仅相差9 mm,数值模拟开采沉陷预计值与实测值的相对误差仅为5.03％,误差值相对较小.数值模拟值具有一定的精度可靠性,模拟了煤层两个工作面的开采,结果表明:随着条带开采个数的增加,地表及各岩层的下沉值随之增加,开采影响范围逐步扩大,相邻工作面的开采会导致老采空区上方地表的进一步下沉,在进行多个工作面开采时,应当注意这种影响;对于两条带工作面开采完成后最大沉陷出现的位置进行了合理的解释,为实际生产提供了一定的帮助.     

矿区地表大量级沉陷形变短基线集InSAR监测分析

针对矿区地表大量级形变导致的InSAR影像配准精度低、可监测性差、探测量级小、地表沉陷前后完整形变信息难以获取等问题,研究了相应的偏移量追踪法、FFT过采样法、滤波技术与基线精化等数据处理方法,并利用短基线集(small baseline subset,SBAS)技术,使距离向配准精度、最大累积探测量级得到明显提高,矿区地表形变可监测性有了很大改善。研究结果表明,该方法不仅获得了2008—2011年间研究区开采进程中地表大量级沉陷的完整形变时间序列,而且其监测结果与外业实测数据以及采矿进程资料具有良好的一致性;通过对矿区地表形变剖线的统计分析,得到了开采工作面地表形变的时空演变规律。     

基于DInSAR的徐州张双楼煤矿地表形变监测研究

徐州煤矿资源开采已造成了大规模的地面沉陷,为了为矿区安全开采和塌陷区环境综合治理提供科学依据,利用雷达差分干涉测量（DInSAR）技术对ALOS PALSAR数据进行处理,获得徐州张双楼煤矿区2011-01-16至2011-03-03期间的地表形变分布图.结果表明,张双楼煤矿在46 d间隔里出现了3处沉降漏斗区域,漏斗中心最大沉降量达到420mm,并且沉降漏斗区域与矿区分布一致,说明DInSAR能够有效地监测矿区地表形变.     

矿山开采沉陷地表移动观测站的设计与实现

合理地设计地表移动观测站,是准确预测矿山开采沉陷引起地表移动、变形的基础。本文分析变形观测站设计方法,对该方法做了详尽剖析。结合淮南矿区的地质以及地表综合条件,设计适合淮南地区地表移动变形观测站设计的算法模式,并采用VB和MapObjects进行了实现。最后,以淮南市潘北矿区地表移动观测站设计为实验对象,结果表明:采用软件设计的地表移动观测站,能够有效反映沉陷区特征,且具有高效、可视化特点。     

基于SBAS技术的金属矿山沉陷规律研究

D-InSAR技术已经发展成为一种重要的地表监测手段,在矿山监测方面已经有较多成功的案例。但是矿山地表沉陷是一个长周期的形变序列,D-InSAR技术由于失相关等因素影响无法获得长周期的时序形变,小基线技术削弱了失相关的影响,可以获得时序的地表形变。文中利用小基线技术分析金属矿山沉陷规律,以某大型锑金属矿山为研究背景,用过14期形变序列探索一定地质采矿条件下的金属矿山的开采沉陷规律。结果表明,金属矿山受重力作用较大,部分区域地表形变受复杂地质构造控制。     

预计结果的地表移动观测点选取

地表移动和变形的观测工作一直都是研究开采沉陷危害的比较直接方式,而合理有效的观测站的设置就显得尤为重要。本文在布设观测站时,除考虑采深影响外,还利用概率积分法预计下沉曲线,根据下沉曲线上的特征点选取观测点。通过对某矿的实际应用表明该方法精度更高,具有一定的实际应用价值,从而为地表沉陷的观测工作提供了更好的方法。     

基于单视线向D-InSAR技术的倾斜煤层开采地表沉陷监测方法

基于合成孔径雷达差分干涉测量（differential interferometric synthetic aperture radar,D-InSAR）技术的开采沉陷监测理论和方法是矿山变形监测领域研究的热点,当前已有学者融合单视线向D-InSAR技术和开采沉陷规律成功构建了开采沉陷三维监测模型,然而由于该模型仅融合了水平煤层开采地表沉陷规律,其并不适用于倾斜煤层开采地表沉陷监测。针对上述问题,根据D-InSAR监测的视线向变形与三维变形的关系,融合倾斜煤层开采地表沉陷规律,提出了基于单视线向D-InSAR技术的倾斜煤层开采地表沉陷监测方法。模拟实验表明,所提出的方法下沉监测相对误差绝对值小于9.53%,平均为1.31%,南北方向和东西方向水平移动监测相对误差绝对值小于9.78%,平均为3.71%,满足开采沉陷监测精度要求。并利用该方法成功监测了中国山东省兖州矿区南屯煤矿9310工作面在2012-01-27—2012-02-07期间开采引起的地表移动与变形。     

D-InSAR的黄土高原矿区地表形变监测

D-InSAR技术已在数字高程建模、地表微小变形、地壳形变等方面显示出广阔前景,但其对黄土高原矿区复杂、剧烈、动态的地表形变监测能否有效,目前仍存在争议。针对此问题,该文以大同市南郊区采煤沉陷地为研究区域,利用两轨法D-InSAR技术,采用ALOS PALSAR数据获取了研究区域2008年1月1日至2月16日间的沉陷面积和最大沉降值。然后以晋华宫矿某工作面为例,利用开采沉陷预计方法进行验证,预计结果显示该工作面的最大沉陷值与D-InSAR测量值相差达24.04mm,并分析差异主要来源于SAR数据、地形、预计参数选取的限制。实验结果表明,D-InSAR技术能够比较准确且有效地监测黄土高原矿区地表形变。     

融合三次样条插值的D-InSAR沉陷变形监测技术

传统煤矿开采沉陷形变监测只能获得离散监测点的地表形变量,无法获取沉陷区整体的形变趋势,而D-InSAR技术能够获取整体地表形变信息,但D-InSAR技术需要大量遥感影像数据,否则导致时间失相干性而无法获得连续的形变量。本文针对D-InSAR影像数据解译过程中影像数据较少的问题,首先利用D-InSAR技术对淮北矿业集团袁店二矿7225、7226工作面进行了监测分析,获取了几个时间段内整体的下沉形变场;然后提出了采用三次样条插值与D-InSAR技术相结合的开采沉陷监测方法,基于D-InSAR影像上监测点监测值,利用三次样条插值建立了内插反演函数,在已建立函数的基础上得出了其他雷达卫星重访周期内的下沉值;最后将内插反演下沉值与实测水准数据进行了对比分析。结果表明：D-InSAR监测结果能够有效地反映开采沉陷的影响范围,能够较为准确地提取区域地表的形变信息;结合三次样条插值的D-InSAR技术监测结果最大误差和最大相对误差分别为31.5mm和17%,该方法能有效地解决D-InSAR影像数据缺少的问题。     

InSAR技术在矿区沉降监测中的应用研究

介绍了应用InSAR技术监测矿区地表沉降以及地下开采活动的原理;利用重轨差分InSAR技术获得了峰峰矿区地表ENVISAT和JERS 1的雷达形变干涉相位图;分析了在矿区地表沉降过程中ENVISATC波段和JERS 1 L波段形变干涉相位图的相干特性、相位特性以及干涉测量技术在矿区地表沉降监测中应用的可行性和局限性。实验结果表明,利用C波段和L波段雷达数据可以实施对矿区地表沉降的监测,但是C波段雷达受到空间干涉基线的限制更加严格,如果要实现对矿区地表沉降的监测,需要充分利用每个卫星回访时期的雷达数据,建立长时序的星载雷达形变干涉相位图序列,才能较好地实现矿区地表沉降监测。     

矿区开采沉陷时空信息动态模拟研究

开采沉陷所涉及的信息具有多维性、复杂性和动态变化的特点,为实现其动态模拟,首先在研究开采沉陷地理空间实体的时空动态过程特征的基础上,结合地理信息系统、虚拟现实、多媒体及动画等技术,反演矿山开采沉陷这一时空地学现象和过程,进行可视化表达与动态模拟。模拟的结果有助于研究地表、岩层等地理实体以及生态环境,因为煤层的开采所造成的移动变形和破坏的规律,以便采用更好的控制模式,减少经济损失和开采损害。