基于D-InSAR与GM(1,1)模型的矿山变形 监测与预测

为充分掌握矿山开采引起的地表残余动态变形及整体变形趋势,本文采用D-InSAR技术与GM(1,1)预测模型相融合的方法对淮北袁店二矿进行了实验研究。首先采用D-InSAR技术对袁店二矿的地表工作面进行实时监测,并利用地表移动观测站的实测水准数据对D-InSAR监测数据进行可靠性验证;然后基于D-InSAR监测数据与GM(1,1)模型的融合动态分析袁店二矿地表残余变形量;最后实现对袁店二矿地表残余变形的有效预测。实验结果表明两者的融合可以有效地对矿山进行变形监测与预测。     

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。     

建筑荷载作用下老采空区上方覆岩与地表残余变形规律研究

为分析建筑荷载作用下老采空区上方覆岩与地表残余变形规律及其应力传递变化特征, 本文以淮南矿区新庄孜矿新淮工厂为试验点, 通过相似材料模拟试验, 获取荷载条件下重复采动形成的老采空区残余变形及应力变化规律。试验结果表明, 重复开采会加剧覆岩和地表移动变形, 并且使得覆岩和地表变形更加剧烈;当在停采线上方、开切眼上方、采空区上方和煤柱上方的地表分别施加荷载时, 各个位置均发生了不同程度的移动变形, 且随着荷载增加, 地表残余变形随之增大并达到最大变形值。重复开采会造成覆岩内部应力随着工作面的推进缓慢上升, 并达到一定峰值;在施加荷载压力后, 覆岩内部应力逐渐上升并最后趋于稳定, 覆岩响应范围与覆岩距离荷载加载位置之间的距离有关, 距离荷载加载位置较近的覆岩影响较大, 而距离荷载加压较远的覆岩受影响较小。     

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。     

灰色GM（1，1）模型在非采动沉降预测中的应用

为了研究地表非采动沉降预测的规律,介绍了灰色预测理论模型的建模方法与模型精度评定方法,阐述了采用GM（1,1）等维新息模型进行沉降数据分析的特点,结合水文资料分析引起下沉的主要原因;并以某工程的沉降观测实例,证实了非采动沉降监测中采用灰色GM（1,1）预测方法的可行性。     

K-GM（1，1）模型在岩体变形监测中的应用

传统GM （1,1）模型存在着长期预测效果差、模型精度不高等问题,卡尔曼滤波能够排除建模过程中随机干扰因素,滤波值能够反映更真实的数据情况。为了能更好地提高变形监测的预测精度,基于传统GM （1,1）模型和卡尔曼滤波,提出K‐GM （1,1）模型,利用该模型对岩体变形监测数据进行建模预测,并与传统GM （1,1）模型预测结果进行对比分析,结果表明,K‐GM （1,1）模型具有较高的预测精度,可作为变形监测的一种新方法。     

新陈代谢灰色模型在地铁变形监测中的应用

针对地铁开挖造成的地表变形预测问题,本文探讨了灰色模型的基本原理与优势,并以某地铁实测变形数据为依据,采用新陈代谢GM(1,1)模型进行建模预测,以ARMA预测模型、GM(1,1)模型分别进行对比分析。通过精度评定,获取可靠结论。实验结果表明,3种预计模型均可获取一定精度的预测值,新陈代谢GM(1,1)模型的预测值准确可靠,精度高于另外两种模型,为同类变形预计的实际工程项目提供了依据,具有参考价值。     

灰色自回归模型的建筑物沉降预测探讨

在建筑物施工及运营期间,掌握建筑物变形规律并及时预测其变形趋势在保障建筑物的安全使用方面发挥着重要作用。由于单一的灰色GM(1,1)模型预测精度不高,本文提出了一种预测模型——灰色自回归组合模型,该模型结合了灰色GM(1,1)模型和自回归模型的优点。为验证该模型预测精度优于灰色GM(1,1)模型,本文通过某工程实例中的2个变形观测点的观测数据进行建模,结果表明,组合模型的预测精度高于单一灰色GM(1,1)模型。     

灰色自回归模型的建筑物沉降预测探讨

在建筑物施工及运营期间,掌握建筑物变形规律并及时预测其变形趋势在保障建筑物的安全使用方面发挥着重要作用。由于单一的灰色GM(1,1)模型预测精度不高,本文提出了一种预测模型——灰色自回归组合模型,该模型结合了灰色GM(1,1)模型和自回归模型的优点。为验证该模型预测精度优于灰色GM(1,1)模型,本文通过某工程实例中的2个变形观测点的观测数据进行建模,结果表明,组合模型的预测精度高于单一灰色GM(1,1)模型。     

GM(1,1)模型反演预测方法在沉降预测中的应用

为了研究提高GM(1,1)模型预测精度的方法,本文首先讨论了GM(1,1)模型对初值的不敏感性和拟合预测序列增长率的恒定性;其次,根据GM(1,1)的性质提出新陈代谢反演预测的方法;最后,通过工程实例对比不同模型的预测精度。结果表明:GM(1,1)反演预测方法具有很高的预测精度,适用于沉降变形预测。     

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。     

Sentinel-1A数据的四川宜宾Ms6.0同震形变分析

为了获取2019年6月17日发生的四川宜宾Ms6.0地震引起的地表形变情况,该文利用欧空局宽幅模式的高分辨率新型Sentinel-1A卫星获取了此次地震的第一对同震干涉像对数据,使用D-InSAR技术获取宜宾市长宁县地区的同震形变场。结果显示,本次地震在震中西北方向分别形成了1个明显的沉降区和抬升区,在雷达视线方向上的最大沉降量为7.9 cm,最大抬升量为8.1 cm。通过与同一时间内的GPS高程测量形变量相比,D-InSAR解算的地表形变量与GPS监测点形变量基本一致,均不超过3 mm,表明了本文的D-InSAR形变解算结果的可靠性,体现了新型Sentinel-1A雷达卫星在地震形变监测领域有着很高的应用价值和潜力。     

IPTA监测圣佩德罗湾港口地表时序沉降

常规D-InSAR技术已成功应用于由于火山、地震等引起的地表形变监测,然而受时间失相干和大气延迟等影响,该技术监测地表沉降形变的精度只能达厘米级。本文以美国圣佩德罗湾港口为研究对象,采用干涉点目标分析(IPTA)技术,选用二维线性相位模型对时序差分干涉相位图迭代回归分析,逐次去除大气延迟、DEM误差以及噪声等的影响,最终提取出准确可靠的形变序列相位信息。结果证明IPTA技术对长期微小的地壳累积形变探测具有广阔的应用前景,而且IPTA技术在实现效率和数据存储方面都优于常规的PS-InSAR。     

基于DInSAR与概率积分法的铁路变形监测与预测

为掌握采空区上方铁路实时动态变形及变形趋势,本文提出了合成孔径雷达差分干涉技术（DInSAR）与概率积分法相结合的方法。首先利用DInSAR技术对采空区进行了监测,并利用水准数据对DInSAR结果进行了验证;然后基于DInSAR结果结合概率积分法反算参数,并对参数进行了修正,得到工作面充分采动时的下沉参数;最后利用修正的参数对铁路的变形进行了预测。结果表明两者的结合可以有效地对铁路等线性构筑物进行监测与预测。     

利用Sentinel-1A数据监测地表形变案例分析

雷达卫星结合InSAR技术已广泛应用于高精度地表形变监测领域。本文选取2017年九寨沟地震为研究案例,利用Sentinel-1A地震前后的单视复数影像,基于D-InSAR技术获取该次地震的同震形变场。结果显示：震中西北侧表现出相对均匀的下沉现象,沉降漏斗区雷达视线向最大沉降量达25.1 cm;东南侧呈现不均匀抬升状态,地表破碎较为明显,最大抬升量为11.6 cm。研究表明基于Sentinel-1A数据的D-InSAR技术可以为地震形变场的定量分析提供一种快速有效的手段,为阐释地震发震机理及评估受灾情况提供必要的数据支撑,具有广阔的应用前景。     

水准测量技术在宁波市轨道交通3号线工程中的应用分析

交通轨道施工环境复杂,周围高层建筑物林立,威胁着建设工程安全施工。因此,加强大型建设项目施工过程中的形变监测有助于施工项目安全开展。本文以水准测量技术为监测手段,对宁波市轨道交通3号线工程进行了形变监测,文章从3个方面进行形变分析。监测结果表明,深层土体位移最大为131.37 mm,支护桩顶部水平位移最大为2 mm,支护桩顶部沉降位移最大为2.1 mm,地表沉降最大为201.4 mm,项目施工开始至结束,未出现报警值情况,说明建设工程整体设计合理,认为该建设工程项目对临近建筑物影响不大,可以安全施工。     

时序InSAR在城市地铁工程区形变监测中的应用

地铁建设会引发城市地表形变灾害,而传统的合成孔径雷达差分干涉测量（D-InSAR）难以实现城市地铁工程区域的精细测量。本文利用TerraSAR-X高分辨率数据,采用PS-InSAR和SBAS-InSAR方法对徐州地铁1号线东部工程场地进行了形变监测,获取了该区域2016年6月15日-2016年9月11日期间的形变时序图。通过与人工角反射器布设点的水准测量数据对比分析,发现利用两种时序InSAR测量方法得到的地表形变结果与水准测量结果非常一致,形变误差均在1 mm以内;而SBAS-InSAR探测地表形变的敏感性低于PS-InSAR。结果表明,利用高分辨率SAR影像监测城市地铁形变具有亚毫米级的测量精度和米级的定位能力,同时证明了时序InSAR分析技术在城市地铁工程形变监测应用中的广阔前景。     

时序InSAR技术在监测马村区地面沉降中的应用

本文利用Sentinel-1A SAR影像,通过小基线集(SBAS-InSAR)技术获取了马村区2016年10月26日至2019年3月9日地面沉降的年平均形变速率。监测结果表明,由于土地整治政策、人工开采以及矿区长期排水等因素的影响,马村区内存在多个沉降中心,其中最大沉降量达到-200 mm,最大形变速率达到-88 mm/a。通过建立剖面,提取并分析了张白河村、亮马村和新村附近沉降中心的沉降现状。     

利用时序InSAR技术监测嵩明县地表形变

城市化是近代人类环境的大趋势,是每个国家现代化程度的体现,但城市发展快也会引发许多问题,其中较为严重的是地表形变,严重的地表形变容易演变成地质灾害。本文基于嵩明县现状,利用44景Sentinel-1A卫星影像通过SBAS-InSAR技术穿透云雨雾等恶劣天气对其进行地表形变监测,获得了该区域2019年1月至2020年8月期间的形变监测结果,并通过点线面式的分析方法分析其形变成因和规律,为嵩明县的城市化进程提供了参考意见。