多源数据下老采空区上方地表残余变形规律分析

为动态分析老采空区上方地表残余变形规律,本文以淮南矿区新庄孜矿新淮工厂为例,综合运用D-InSAR遥感解译反演与地表移动变形监测两种方法分析其残余变形规律,并以遥感解译数据与实测数据为基础资料,采用GM（1,1）模型进行地表残余变形规律的动态预测。D-InSAR存档数据反演结果显示2009年1月-2011年12月期间地表最大下沉量为100 mm,最大下沉速率为2.5 mm/d;地表移动变形监测结果显示2012年1月-2013年12月期间地表最大下沉量为55 mm,最大下沉速率为0.45 mm/d;GM（1,1）模型预测结果显示地表监测点下沉速度小于1.67 mm/d,地表处于残余衰退阶段;同时模型相关系数R²>0.95,预测结果和曲线拟合精度可靠。研究成果可为煤矿老采空区上方建筑地基残余变形监测工作提供参考。     

利用TanDEM-X影像和ICESat-2高程数据获取南极高精度数字高程模型

高精度DEM是南极科学研究的基础地理信息数据之一。德国空间局发布的TanDEM-X双站干涉影像对不仅分辨率高、覆盖范围大,而且具有零时间基线,不受时间去相关、大气变化及地面目标形变的影响。本文基于TanDEM-X双站干涉影像对和迭代差分InSAR技术获取南极高分辨率DEM;然后利用南极ICESat-2高程数据和最小二乘平差方法改正DEM产品的系统性偏移误差,提高DEM产品的绝对精度。真实数据试验结果表明,本文方法可获取分辨率优于5 m、绝对精度优于2 m的南极DEM。     

Research on ground deformation monitoring method in mining areas using the probability integral model fusion D-InSAR,sub-band InSAR and offset-tracking

With the aim of addressing the problem of accurately monitoring complete deformation fields over mining areas by means of Synthetic Aperture Radar (SAR), this paper proposes a solution to obtain complete deformation fields using the probability integral model to fuse deformation data derived from Differential Interferometric SAR (D-InSAR), sub-band InSAR and offset-tracking. This method is used for small-scale, medium-scale and large-scale deformation monitoring using D-InSAR, sub-band InSAR and offset-tracking, respectively. Finally, the probability integral model is utilized to integrate the three deformation fields, and a complete deformation field with high-accuracy over the study area can be obtained. The method is tested on 13 TerraSAR-X (TSX) images from December 2, 2012 to April 24, 2013 of the working face 52,304 of the Daliuta mining area in Shaanxi province, China. The complete deformation field of the working face during the 113-day mining period is obtained. The results show that during the process of working face advancing, the subsidence basin has been expanding along the direction of excavation. The relationship between the average maximum subsidence rate and the advancing distance of the working face can be described by a quadratic polynomial. It has been also observed that, when the underground mining reaches the full mining condition, the maximum subsidence value does not increase further. The accuracy of the proposed method is verified against the global positioning system field survey data. The root mean square errors in the strike and dip directions are 0.134 m and 0.105 m, respectively. Due to the support provide by the reserved coal pillars, the subsidence value above the reserved coal pillars is smaller.     

基于PS-InSAR的 1995-2000 年苏州地面沉降监测

永久散射体(PS)技术在传统差分干涉测量(D-InSAR)中引入时间维,分析长时间内保持稳定的像元集相位变化,获得毫米级的地面测量精度,但是该技术要求处理的范围较小.采用分块处理的方法,通过PS差分干涉测量处理,得到1995-2000 年苏州地区地面沉降场的测量值.地面水准测量数据的验证分析表明,雷达差分干涉测量精度可达5mm(以水准测量代表地面形变的真实情况),基于分块处理的 PS-InSAR 技术在进行城市地面沉降监测和时空演化特征研究中具有很大的优势.     

2016年新疆阿克陶MS6.7地震同震形变特征和断层滑动分布反演

本文针对2016年11月25日在新疆阿克陶发生的地震, 用差分干涉测量技术(D-InSAR)对3种不同观测模式的升、 降轨数据进行处理, 提取了多视线向的同震形变场; 根据不同模式的LOS向形变量, 构建形变分解模型, 将其分解为垂直向形变量和沿断层走向形变量; 结合同震形变场特征与震源机制解, 采用单断层模型, 利用梯度下降法(SDM), 以Multi-LOS向形变进行约束, 反演了阿克陶地震的同震滑动分布特征。 研究结果表明, 升、 降轨LOS向同震形变场在发震断层两侧具有不同的形变特征, 发震断层走向近EW向; LOS向形变量分解表明, 此次地震破裂以右旋走滑为主; 滑动分布反演的形变残差介于0~5 cm之间, 发震断层的滑动量主要位于2~16 km深部, 最大滑动量可达1.02 m, 位于断层面深部5.83 km处, 最大滑动量处的滑动角为185.24°; 平均滑动角为181.32°, 平均滑动量为0.12 m; 滑动分布反演也证明该地震为右旋走滑破裂事件, 与LOS向形变分解结果一致; 当剪切模量μ=3.2 GPa时, 反演得到的地震矩震级约M_W6.6。     

基于多视线向D-InSAR技术的三维地表形变抗差解算方法

针对粗差对多源InSAR数据三维地表形变解算的影响,提出一种基于多视线向D-InSAR技术的三维地表形变抗差解算方法。该方法利用多视线向D-InSAR地表形变监测数据,在最小二乘原则的基础上实现InSAR三维地表形变解算,获取平差观测量的残差,建立最小二乘残差与观测量单位权方差的函数关系,并通过计算出的单位权方差对InSAR地表形变观测量进行定权;基于等价权原理,选用IGGⅢ权函数实现三维地表形变的抗差解算。最后,以2009年意大利拉奎拉地区地震为例,对该解算方法的可行性和精度进行验证。结果表明,该方法可以获取可靠的解算结果。     

2000—2014年喀喇昆仑山音苏盖提冰川表面高程变化

喀喇昆仑山区冰川由于存在正物质平衡或跃动、前进现象,被称之为"喀喇昆仑异常",不过该地区冰川变化差异显著,尤其是大型表碛覆盖冰川,呈现与其他类型冰川明显的差异性响应,为理解喀喇昆仑冰川异常的机理,冰川尺度的详细变化研究十分必要。音苏盖提冰川位于喀喇昆仑山乔戈里峰北坡,是中国面积最大的冰川,是典型的大型表碛覆盖冰川。通过应用TanDEM-X/TerraSAR-X(2014年2月)与SRTM-X DEM(2000年2月)的差分干涉测量方法计算音苏盖提冰川表面高程变化,并结合冰川表面流速对冰川表面高程变化和跃动进行分析和讨论。结果表明:2000—2014年音苏盖提冰川表面高程平均下降了1.68±0.94 m,即冰川整体厚度在减薄,年变化率为-0.12±0.07 m·a^-1。冰川表面高程变化分布不均,其中南分支(S)冰流冰川整体减薄较为显著,冰川南分支冰流运动速度较快,前进/跃动的末端占据了冰川的主干,阻滞原主干冰川物质的向下运移(跃动),导致原主干冰舌表面高程上升;冰川厚度减薄随着海拔升高先下降后保持稳定,同时呈现一定的波动性;低海拔表碛区域消融大于裸冰区,可能存在较薄...     

基于InSAR分析2015年尼泊尔MW7.8地震形变场特征及断层滑动分布反演

2015年4月25日尼泊尔发生了M_W7.8地震, 本文基于震前、 震后两景Sentinel-1A雷达影像, 采用D-InSAR两轨差分干涉法提取了此次地震的同震形变场。 结果显示, 同震形变场位于喜马拉雅造山带—主边界逆冲断裂(MBT)和主前锋逆冲断裂(MFT)附近, 形变场整体表现为自西北向往东南方向延伸近150 km的纺锤形包络状, 以大面积隆起抬升形变为主, 视线向最大隆升形变达1.18 m, 抬升区北侧存在一小沉陷区, 以InSAR观测值定位同震最大形变中心。 基于均匀介质弹性半空间模型(Okada模型)与InSAR观测数据反演了断层滑动分布。 反演结果表明该地震属于典型逆冲型地震, 发震断层为主喜马拉雅逆冲断裂(MHT), 同震破裂从主喜马拉雅逆冲断裂(MHT)向上沿着主前锋逆冲断裂(MFT)传递。 基于InSAR同震形变场局部形变细节, 结合震区地质背景、 断裂分布及断层运动特征, 获得了同震破裂拟出露地表迹线。     

基于时序InSAR技术的常州市地面沉降监测与分析

近年来,我国东部厚含水松散层矿区不断出现工业广场的沉降变形,地表建(构)筑物受到不同程度损坏,严重影响煤矿安全生产和正常运行。为研究长时间序列的工业广场沉降,以华东某煤矿为例,基于17景Sentinel-1A卫星影像数据,获取地表动态变形信息,结合精密水准测量,分析D-InSAR技术监测地表沉降的精度,研究工业广场时空动态沉降特征,揭示厚含水松散层矿区工业广场变形规律。研究表明：(1) D-InSAR监测与26个水准监测点沉降量的最大误差为5.95 mm,平均误差为2.18 mm,满足工业广场沉降监测需求。(2) 随着工作面持续推进,6个月监测期内工业广场平均沉降量为16 mm,最大沉降点沉降量为36 mm,位于工业广场西南角偏向工作面一侧;最大倾斜值为0.31 mm/m,最大曲率值为0.016 mm/m²,在监测时段内,工业广场地表建(构)筑物破坏远小于Ⅰ级损坏值。(3) GIS空间分析表明,沉降量在0~20 mm的区域面积占比93.10%;最大下沉点的动态下沉量与其至采空区中心的距离呈明显的线性负相关关系,随着采空区中心逐渐向工业广场推进,其下沉量逐渐增大。(4) 工业广场沉降由开采引起的覆岩整体沉降和含水层失水固结沉降2部分组成,根据最大下沉点的动态沉降量,工业广场沉降分为2个阶段;其中第一阶段疏水沉降尚未显现,第二阶段以失水固结沉降为主。(5) 工作面开采对工业广场沉降基本没有影响,应是底部含水层失水固结导致地表沉陷的范围增大,进而影响到工业广场。上述结果为今后类似条件下工业广场沉降问题的研究提供了理论依据和技术参考。\t\t\t\t

     

D－InSAR技术在淮南矿区沉陷监测中的试验研究

综合矿区开采沉陷特点和D－InSAR基本原理指出,当前D－InSAR矿区沉陷监测的难点为：1）不易采用同一传感器数据监测整个地表移动周期内的矿区沉陷;2）在低潜水位矿区,地表移动活跃期内最大变形梯度往往超过雷达临界探测梯度导致去相干;3）在高潜水位矿区,变形梯度大、沉陷积水区雷达回波信号弱,导致干涉测量结果不理想。因此,为了改善D－InSAR在矿区的沉陷监测中的应用效果,针对上述问题提出了相应的解决方案。最后,通过选择淮南矿区形变期内的两景数据,进行二轨差分干涉处理,获得了研究区域煤炭开采形成的地表沉降场,并分析了不可靠形变信息产生的原因。