利用差分干涉测量技术监测煤矿区开采沉陷变形的初步研究

近年来,差分干涉测量技术（D-InSAR）越来越多地被应用于地表沉陷变形监测方面,如地震、地下水过度开采等造成的地表形变,地下煤炭资源开采所造成的地表形变具有影响空间范围小、沉降速度缓慢的特点,而差分干涉测量的精度又易受大气、时间和空间基线等因素的影响,因此,利用D-InSAR对煤炭资源开采沉陷所造成的形变进行监测,具有更大的难度。为了验证D-InSAR技术对于该类沉陷的监测能力,选择了地表观测记录资料较为翔实、沉陷灾害比较严重的山西潞安矿区作为研究区域。结果表明,利用D-InSAR技术可以比较容易地确定地表沉陷的位置和分布范围,具备监测采煤沉陷地表变形的能力。下一步的研究,是希望建立基于D-InSAR技术的稳健、经济、高效的煤矿区开采沉陷变形监测系统。     

基于D-InSAR监测黄土沟壑山区采煤引起的地表沉陷实验研究

针对黄土沟壑区煤矿开采引起的地表形变,探讨D-InSAR技术监测的可行性。以彬长矿区亭南煤矿为例,采用5景Sentinel数据进行差分干涉处理,生成矿区形变结果并与水准数据进行对比分析。结果表明:水准数据与D-InSAR处理的形变结果有着差异,不过两者在走势上是大致相同的,D-InSAR技术能够反映出黄土沟壑区地表沉陷趋势。将雷达视线方向形变转换为地表三维形变,D-InSAR监测数据能够更好地反映矿区地表移动规律。     

D-InSAR监测老采空区残余变形的试验

D-InSAR技术在区域地表微小形变监测方面应用越来越广泛,但是在相位梯度变化比较大的老采空区变形监测方面研究较少。在介绍差分合成孔径雷达(D-InSAR)技术的基本原理的基础上,结合具有较高距离向分辨率的8景PALSAR数据,通过差分干涉处理,获得了徐州某老采空区的地表形变场。同时,提取1993年老采空区上方的6个点为研究对象,分别对其进行回归分析,建立了稳健回归模型。监测结果显示该采空区残余沉降是缓慢、渐变的。试验研究表明,DInSAR技术可以应用于监测大面积的老采空区残余变形,同时稳健回归模型能降低预测计算的复杂度。     

基于D-InSAR技术的老采空区残余变形监测

介绍了差分合成孔径雷达(D-InSAR)技术的基本原理,并以徐州某老采空区为例,对其雷达影像数据进行二轨差分干涉处理,获取其地表形变场。研究表明,D-InSAR技术可以应用于监测大面积的老采空区残余变形。     

InSAR技术监测矿山沉陷盆地技术研究

InSAR技术具有大面积、短周期、连续快速、高精度、高密度的监测特点,可以全天时、全天候工作,对微小变形具有高敏感度。在InSAR技术基础上发展出来的D-In SAR技术是获取矿区地表形变量的一种新方法。文中首先介绍了二轨法D-In SAR技术测量原理,结合GAMMA软件各模块的功能及相关程序,以某矿区某矿为实验区域,将获取的沉降信息与预测软件的预计结果进行定量分析,并与传统监测方法得到的沉降数据进行定量对比分析,两种方法的平均误差为8.97 mm,标准偏差为9.68 mm,监测结果大致相符,表明用D-InSAR方法监测能较好地反应地表沉降情况。     

基于D-InSAR技术反演矿区上方铁路地表形变

为了分析矿区上方铁路地表的形变,文中应用双轨法D-In SAR技术对10景高Sentinel-1A影像进行处理,获得了20150926—20160523时段内近采区上方铁路附近的地表变形;同时结合开采沉陷预计结果对矿区开采的地表沉陷情况进行分析,并利用矿区地表移动观测站实测数据进行验证;结果表明D-InSAR技术可以有效地对矿区上方铁路附近地表形变进行监测。     

五龙沟矿区时序InSAR地表形变监测

矿区资源开采引发的环境地质问题日益突出,地表形变监测可对矿业开采沉降进行有效预估,最大限度地降低地表沉降带来的损失。五龙沟矿区作为青海省重要的矿产地之一,对其进行形变监测具有重要意义。传统D-InSAR技术易受时空去相干和大气相位延迟限制,导致形变监测失效,而SBAS-InSAR技术则能突破上述限制条件,获得毫米级的地表形变特征。因此,本文选取覆盖该区域的2017—2019年30期Sentinel-1A降轨数据,采用时序InSAR技术对该矿区进行地表形变监测,最后从整体形变、形变速率、形变量等方面进行时序分析。实验结果表明:矿区的整体形变不大,其平均沉降速率为-1.40mm/a,最大年平均沉降速率为-11.8mm/a,最大形变量为-21.7mm。矿区范围内存在两个主沉降区,其中沉降区A呈漏斗状,沉降区B呈条带状,随着时间的推移均有明显向外扩张趋势。监测结果可为矿区后期防护治理与安全生产提供参考资料。     

利用TerraSAR-X影像监测矿区沉降试验研究

阐述合成孔径雷达差分干涉测量(D-InSAR)技术原理和方法,采用二轨法获取西山矿区地表形变信息。通过ARCGIS软件显示形变图,并提取角反射器处形变值,与GPS实测结果一致。验证了高分辨率TerraSAR-X影像监测矿区地表沉降的可行性。     

矿井采空区变形监测技术研究分析

针对工作面停采后采空区二次变形破坏情况,提出采用D-InSAR技术对采空区地表变形进行监测;分析了D-InSAR技术监测原理,并对监测影响精细化干涉处理,得到整个矿井采空区沉降变形情况。以3201、3202、3203工作面采空区为监测对象,建立了采空区地表下沉速度-时间、下沉量-时间的关系曲线,提出了工作面采空区停采时间越长,地表下沉量越小,主要是采空区破碎岩石空隙逐渐被压密或者留设煤柱被压缩造成的。     

D-InSAR技术用于采空区上方桥梁沉陷监测的研究

 合成孔径雷达是近20年发展起来的一种新的空间对地观测技术,目前已被广泛应用于获取地表信息及地表形变。介绍了D-InSAR技术原理,利用日本的ALOS PALSAR卫星数据,运用二轨差分方法对江苏省境内某煤矿采空区上方某大桥进行了沉陷监测,获取了2007年到2009年该大桥的沉降情况,测量结果与实测水准数据结果吻合。最后分析了限制D-InSAR技术应用的因素。     

PALSAR数据在矿区地表沉陷监测中的应用研究

本文简述了D-InSAR技术形变测量基本原理,讨论了InSAR技术对地形形变的敏感度和D-InSAR测量的误差源;然后针对数据的处理流程以及处理过程中的重要环节进行论述;通过实例研究PALSAR数据在矿区地表沉陷监测中的应用,并与基于概率积分法的预计结果进行比较分析;最后得出了相应结论并对D-InSAR技术在矿区开采沉陷中的应用做了展望。     

基于D-InSAR技术分析的煤矿开采、沉降与环境灾害

D-InSAR(星载雷达差分干涉测量技术)是对地面沉降进行有效检测的一种重要的技术手段,国土环境、煤矿开采、沉降及灾害通常会由于地面微小形变而发生变化。采用煤矿沉降监测所得出的试验结果,探索出一种通过D-InSAR技术监测煤矿开采、沉降及环境灾害有效分析和应用系统方案。地理信息系统的应用为预防煤矿次生灾害、开采控制及监测国土环境变化等提供了切实可行的技术方式。     

矿区地表变形量的D-InSAR测量方法研究

分析D-InSAR用于矿区地表沉陷监测面临的问题,把煤矿区开采沉陷的特点和D-InSAR技术的适用条件结合起来,从而给出D-InSAR用于煤矿区开采沉陷监测的理论依据和具体条件,提出以D-InSAR数据为数据源计算变形量的思路和方法。     

相邻工作面开采下的矿区地表沉陷InSAR监测与分析

针对相邻工作面重复开采条件下地表形变复杂和常规D-InSAR方法易受时间去相关和大气延迟等因素影响的问题，以东滩煤矿为研究对象，采用SBAS-InSAR方法对40景Sentinel-1A数据进行时序处理，获取了研究区域的年均沉降速率和时序累计沉降量，并对形变特征进行了分析。结果表明：6303相邻工作面的采动对已采工作面影响效果显著，相邻工作面开采条件下地表沉陷速率快、范围广、沉陷盆地形状不规则，6303工作面在走向和倾向上的沉降量差异明显，表现出非对称性特征；InSAR技术能够效监测到矿区相邻工作面开采的地表沉陷现象，可为类似复杂开采条件下的矿区地表形变分析提供技术参考。     

矿区全尺度梯度地表形变监测的LEV-InSAR模型

针对合成孔径雷达差分干涉测量(D-InSAR)技术无法准确提取矿区大梯度地表形变信息这一问题,提出了一种融合水准数据的D-InSAR矿区全尺度梯度地表形变监测方法(Differential Interferometry Synthetic Aperture Radar Method Based on Leveling Data Fusion,LEV-InSAR),并以山西省长治市霍尔辛赫矿区3501工作面作为试验区域,以9景哨兵1号影像和部分同时期水准数据作为研究数据,采用LEV-InSAR模型对该区的地表形变进行了监测。试验结果表明:LEV-InSAR模型监测结果与观测线水准实测结果基本吻合,累计下沉误差最大为41 mm,其倾向线和走向线水准观测点均方根误差分别为10.2 mm和14.9 mm,平均相对误差分别为14.4%和26.6%。LEV-InSAR模型在一定程度上恢复了研究区内大梯度形变区域的形变量,实现了矿区全尺度梯度地表形变监测,验证了该监测方法的可行性和适用性。     

基于D-InSAR技术的煤矿区沉陷监测

煤炭开采引起的地表移动变形时间集中、形变量大,使得基于D-In SAR技术的煤矿区沉陷监测受到了诸多的限制,很难获取准确的地表沉陷信息。为使D-In SAR技术能够更好地应用于煤矿区沉陷监测,采用"两轨法"差分干涉技术处理了多景Radar Sat-2影像数据,通过实验分析了植被因素对影像相干性的影响,探究了监测量级对地表沉陷信息解译结果的影响,并以峰峰矿区的九龙矿为试验区对D-In SAR技术的监测精度进行了分析。结果表明:地表植被覆盖率是影响影像间相干性的决定性因素,在地表植被稀疏的冬季相比植被茂盛的夏季更适合使用DIn SAR技术进行地表形变监测;由于地质采矿条件复杂,导致地表下沉速度超过卫星可监测范围,通常只能准确监测到盆地边缘的形变;当沉降量不超过监测量级时,D-In SAR技术的监测结果与常规水准测量的结果大致吻合;随着相关理论研究的不断深入与处理软件的日趋成熟,D-In SAR技术在煤矿区沉陷监测中的应用前景将更为广阔。     

老采空区地表变电站场地稳定性的D-InSAR监测

针对常规地基沉降监测方法存在的监测时段不连续、周期长、效率低、覆盖范围有限等问题,InSAR技术作为近年来发展的监测地表形变新技术,能够对研究区域进行全天候、实时、高效、大范围的监测.以平顶山市某下伏老采空区变电站建设场地为研究对象,基于二轨法D-InSAR技术,采用两景升轨Senfine1-1A数据对该区域进行地表沉...     

基于多轨道SAR的老采空区地表三维形变监测

为解决单一轨道DInSAR(Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar)技术难以获取地表三维形变,老采空区上方地基稳定性评价缺乏地表变形监测资料等问题,研究了一种基于多轨道SAR影像的老采空区地表三维形变监测方法。该方法利用2种卫星传感器PALSAR和ASAR拍摄的3个轨道SAR影像,采用传统的DInSAR技术获取地表3组视线向的地表变形。采用插值方法将3组地表变形归化到相同时间间隔。运用最小二乘原理将视线向变形分解到竖直、东西和南北方向以建立地表三维形变场。与地表14个水准点的实测数据对比结果表明:本文算法获取的地表竖向沉降均方根误差为±1 mm,优于传统忽略地表水平变形计算地表沉降的方法。     

融合D-InSAR与PS-InSAR的神东矿区开采沉陷监测方法

针对神东矿区地表变形区域多、分布范围广等问题,采用常规合成孔径雷达差分干涉测量技术(Different Interferometric Synthetic Aperture Radar,D-InSAR)对矿区地表变形区进行了大范围筛查,同时结合永久散射体合成孔径雷达干涉测量技术(Persistent Scatterer Interferometric Synthetic Aperture Radar,PS-InSAR)监测地表变形区的长时间序列变化特征。结合2016年10月—2017年6月获取的神东矿区北部鄂尔多斯地区21景Sentinel-1影像,采用D-InSAR技术进行处理,获取矿区地表变形信息,揭示矿区地表变形在时间与空间上的演变过程。研究表明:利用差分干涉图共解译出了35处较为明显的地表变形区域,结合PS-InSAR技术获取的变形图,通过影像解译和实地调查,认为造成地表变形的主要因素为露天矿开采造成的边坡失稳和煤矿地下开采引起的地表塌陷,此外,通过D-InSAR技术监测到的变形区与实地调查结果吻合性较好,表明采用该技术进行矿区地表变形监测与分析效果较好。     

基于多源遥感监测的煤矿开采沉降及矿区环境变化分析

煤矿的开采会导致地面下沉、塌陷，从而对植被、农作物等矿区环境造成影响。采用多源遥感手段，对矿区地表变化及矿区环境及时监测具有重要的作用。由此，以平顶山煤矿为例，采用InSAR技术，使用43景Sentinel-1A影像获取煤矿开采区的形变情况；针对因煤矿开采而导致的地表环境变化，采用Landsat 8光学影像使用支持向量机和随机森林方法提取地表覆盖情况。研究结果表明：D-InSAR技术可以快速判断沉陷区域的大致范围，而Stacking-InSAR和SBAS-InSAR技术则可以反演出研究区的形变速率和时序形变数值，在研究内区形成量级、范围大小不一的沉降漏斗，耕地面积的变化与煤矿的开采力度呈负相关、植被的面积从减少到增多。此结果对煤矿开采区的沉降范围、形变数值及生态环境修复具有一定的参考意义。