D-InSAR技术在矿区开采沉陷中的应用及发展趋势

合成孔径雷达差分干涉测量(D-In SAR)具有空间分辨率高、全天时、覆盖面积大、成本低等优点,在矿区开采沉陷监测中得到了广泛应用。首先对D-In SAR基本原理、数据处理方法(二轨法)的基本流程做出简要的分析,然后通过实例介绍了D-In SAR技术在矿区开采沉陷中的应用。分析了D-In SAR技术优势和应用中存在一定的误差,提出了一些解决措施。就D-In SAR技术的发展前景进行预测分析。得出以下结论:D-In SAR测量技术能够清晰地反映矿区整个地表形变量。二是结合D-In SAR矿山开采沉陷监测成果,对该技术的基本原理及应用现状进行了深入分析,认为加强与GIS的集成是矿山开采沉陷研究的一个发展方向。     

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。     

基于D-InSAR技术的煤矿区地面沉降监测研究

概要叙述了差分合成孔径雷达(D-In SAR)的技术原理和数据处理方法,介绍了D-In SAR在地表形变监测中的应用技术和方法,针对研究区域的地表沉降特点选择常规D-In SAR和永久性散射体干涉测量(PSI)作为In SAR差分处理方式,分析并选取适合本项目研究的In SAR雷达数据,对兖州-济宁区域因煤矿开采产生的地表缓慢沉降和快速沉降进行数据分析并得出结论,达到了研究的目的。     

基于D-InSAR技术的矿区地表沉陷监测

结合D-In SAR技术全天时、全天候、高分辨率和连续空间覆盖等特点,基于7景Terra SAR-X影像数据,采用二轨差分方法,得到山东南屯矿地表沉陷D-In SAR数据,与水准数据进行对比。根据二者的差值与距离的关系,采用最小二乘多项式拟合的方法,得到D-In SAR数据的修正公式。修正后D-In SAR数据的精度满足地表形变监测的需求,具有广阔的应用前景。     

基于D-InSAR监测数据的数值模型参数校准方法研究及应用

针对目前开采沉陷领域仅用地表最大下沉值作为参数反演指标的缺陷,同时考虑到D-In SAR数据能实时获取下沉区域的沉降值及边界的优点,分析了基于D-In SAR监测数据进行数值模型参数校准的可行性和必要性。研究成果对于开采沉陷数值模型建立、校准及实际工程应用具有重要的指导意义。     

D-InSAR技术在岱庄生建煤矿地面沉降监测中的应用

合成孔径雷达差分干涉测量技术(D-In SAR)已在矿区地面沉降监测方面得到了广泛的应用。为研究岱庄生建煤矿开采引起的地面沉降状况,文中选取8景ENVISAT ASAR数据,基于GAMMA软件进行双轨D-In SAR处理,得到一系列结果图;结合收集到的水准数据,着重分析了岱庄生建煤矿在20071020~20080202监测时间段内的地面沉降分布、沉降量等,并与水准数据进行精度验证。研究结果表明:利用D-In SAR技术可正确地得到矿区沉降分布、沉降量等情况,为煤矿区的合理开采和可持续发展提供一定的技术支持和理论借鉴。     

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。     

D-InSAR监测矿区地表沉陷适用性研究

以河北省峰峰矿区中的九龙矿及附近区域为例,通过解算In SAR的监测数据,获得形变图,并对形变图进行了数据分析。讨论了D-In SAR技术在煤矿区监测沉陷的适用范围,并得出结论:D-In SAR可以判断出近期的采空区的位置及获得残余形变的大小;可以准确获得正在回采的地下工作面的位置;对回采时间较长的老采空区,则可以通过监测沉陷变形与正常区域对比来判断其稳定性。     

基于DInSAR技术的矿山开采沉陷监测研究现状

合成孔径雷达差分干涉测量方法(Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar,DIn SAR)作为合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar,In SAR)方法的进一步发展,由于具有空间分辨率高、全天时、覆盖面积大、成本低等优点,在矿区开采沉陷监测中得到了广泛应用。在对近年来该领域的最新研究成果梳理的基础上,首先对DIn SAR技术的基本原理,数据处理方法(二轨方法、三轨方法、四轨方法)的基本流程,以及相对于精密水准测量、GPS差分测量的优势等进行了分析;然后分别从最大可探测沉降量、卫星重访周期、影像分辨率等3个方面详细讨论了DIn SAR影像数据选择方法;最后就DIn SAR与GPS集成、DIn SAR与GIS集成的应用成果进行评述。得出以下结论:1多时相DIn SAR影像数据、矿山开采平面图、正射影像图、矿山地质水文数据等多源数据的融合,是提高DIn SAR矿山开采沉陷监测精度的有效方法;2加强DIn SAR-GIS矿山开采沉陷监测软件开发,进一步提高两者的集成程度,充分发挥GIS强大的空间分析功能,是下一步基于DIn SAR技术的矿山开采沉陷监测发展的一个方向。上述分析成果对于提高DIn SAR矿山开采沉陷监测精度具有一定的参考价值。     

平原地区钻井水溶矿区地表形变D-In SAR监测研究

针对某平原地区钻井水溶矿山地处农业高产示范基地、矿体开采深度小、开采厚度大、地表形变监测要求准确及时的特点,采用合成孔径雷达差分干涉测量(D-In SAR)技术计算地表形变值,并估算数据质量。将获取的地表形变图与数据质量估算结果导入Arc GIS,计算地表形变值,分析矿区形变趋势,以及形变值与监测精度的相关性规律。结果表明,D-In SAR监测对平原地区钻井水溶矿区具有较强适用性:Goldstein滤波是去除平原地区钻井水溶开采矿山地表形变D-In SAR监测相位噪声的有效方法;钻井水溶矿区地表形变趋势与开采推进进度一致,地表沉降呈正态分布规律,盆地近似碗状;监测精度与形变大小具有负相关性,地表形变越小,干涉相干性系数越大,监测精度越高。     

时序DInSAR在重复采动地表沉陷监测中的应用

基于TerraSAR-X高分辨率SAR数据,利用时序DInSAR技术监测矿区开采沉陷,探讨其在开采沉陷监测中的定量化应用。结合矿区工作面回采进度资料,对时序DInSAR结果进行分析,提取不同开采阶段的超前影响角、边界角、起动距等参数,以认识和描述上覆岩层存在重复采动时的地表沉陷规律。利用在工作面上方角反射器位置上同步获取的GPS观测结果对DInSAR技术进行验证,结果表明X波段SAR数据可以准确监测微小形变,从而保证了开采沉陷影响范围监测及角量参数提取的可靠性。     

浅析D-InSAR在煤矿开采沉陷监测中的应用

文章通过分析合成孔径雷达差分干涉测量(D-InSAR)技术在矿区的应用,为矿区开采沉陷监测怕进一步研究和应用提供新的技术方法,从而弥补常规沉陷监测技术的不足,为开采沉陷预计等提供更多数据。该文分析了国内外合成孔径雷达干涉测量(InSAR)和D-InSAR技术发展及其在矿区地表沉陷监测中的应用成果和存在的问题,提出一些解决方法,并为实现煤矿区开采沉陷实时动监测等提供技术支持。     

基于D-InSAR的广域滑坡变形识别应用技术研究

阐述D-In SAR三轨法地表变形测量技术原理及数据处理流程,提出基于滑坡变形时—空连续性特征的广域滑坡变形识别技术,并以乌东德近坝库段为例,对比分析D-In SAR技术获得的滑坡变形分布区域与现场地质调查结果、滑坡变形量与实际变形监测结果,分析表明:在植被稀少的区域,D-In SAR获得的滑坡变形范围与实际调查基本一致,但其变形量与实际变形监测结果相差较大,因此认为采用D-In SAR技术在一定范围内可以对广域滑坡变形进行识别,为快速、有针对性地现场地质调查及滑坡稳定性评价提供重要参考。     

基于SBAS-InSAR的窑街煤矿开采沉陷研究

基于SBAS-InSAR技术,利用84期Sentinel-1A数据,对窑街煤矿矿区2014年10月至2018年9月期间地表形变进行监测,获取研究区时间序列地表形变信息。研究发现矿区范围内存在三处开采沉陷区,提取沉陷影响面积,并对时序沉陷规律进行分析。最大累积沉陷值达到350 mm,沉陷中心区最大年平均沉陷速率约为200 mm/a,沉陷区位置与煤矿开采工作区一致。研究表明SBASIn SAR技术可以有效应用于开采沉陷区的识别与监测,为采空区灾害的预防及治理提供技术服务。     

PSI技术在北京城区地表沉降形变监测中的应用研究

针对DIn SAR技术中时间、空间失相关及大气延迟等问题引起的In SAR技术对地表沉陷变形监测的影响,研究了应用永久散射体差分干涉测量(PSI)技术特点及在地面沉陷变形监测应用中的优势,通过利用PSI技术对北京地区进行地表沉降监测方法的研究和应用,获得了监测区大量PS点的沉降速率,生成了监测区的沉降位移图,结合监测区的地表沉降特征与地质环境监测成果,分析了地下水位与沉降量变化的关系,得出了研究期间监测区域地表的沉降成因,这对分析北京地区地表沉降规律具有一定的指导意义。     

三维激光扫描技术在开采沉陷监测中的应用

文中介绍了三维激光扫描系统的工作原理及在沉陷监测中的数据处理方法。针对三维激光扫描技术在沉陷监测中应用的精度问题,运用三维激光扫描技术对沉陷区进行监测,并将提取的下沉值与同期部分水准测量数据作比较分析。结果表明:三维激光监测所得到的沉陷情况与实地情况基本相符,能反映开采沉陷量及矿区沉陷趋势。文中还分析讨论了三维激光扫描技术在沉陷监测中技术优势和存在问题,对三维激光扫描技术在沉陷区监测中的实际应用具有参考辅助作用。     

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。     

用三维激光扫描技术监测矿山开采沉陷

经典地表沉陷监测方法具有工作量大、监测点保护困难、监测时间长、监测成本高等缺点,难以适应实时化矿山开采沉陷监测的需要。为此,以某矿山为例,结合三维激光扫描技术,提出了一种矿山开采沉陷高精度监测方法。在分析三维激光扫描技术工作原理的基础上,首先对矿区生产概况、监测方案、地表移动监测站设置方案进行了分析;然后结合MATLAB软件,利用分离非地面点和地面点、去除孤立点、拼接点云数据等方法处理经三维激光扫描得到的沉陷数据,并基于矿区2014年10月、2016年10月两期三维激光扫描数据,利用Kriging算法分别建立了矿区地表下沉盆地数字高程模型(Digital elevation model,DEM),对矿区地表沉陷进行分析;最后选取了矿区若干有代表性的监测点的开采沉陷监测值与对应的水准测量结果进行了对比分析。研究表明:监测结果与实测值的误差达到毫米级,反应出利用三维激光扫描技术不仅可快速获取矿区开采沉陷监测数据,而且可对开采沉陷进行高精度监测,对于进一步研究矿区开采沉陷规律、提高矿区开采沉陷监测效率有一定的参考价值。     

基于SBAS技术的概率积分法矿区沉降量提取模型

基于矿区开采沉陷具有沉降速度快、量值大的特点,针对使用合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术难以正确获取煤炭开采引起的地表下沉的全盆地信息的问题,提出了基于小基线集(SBAS)技术的概率积分法(PIM)获取矿区沉降量的方法。试验以陕西某矿52304工作面为例,首先采用SBAS技术得到下沉盆地边界,然后结合少量SBAS获取的边界点和RTK监测点(沉降量≥300mm)反演概率积分法参数及下沉盆地,最后将反演的盆地中心与SBAS获取的边界融合,完成了地表沉降的全盆地信息的提取。结果表明:52304工作面走向、倾向最大沉降量相对误差分别为0.2%、6.0%,该方法可以有效地解决In SAR技术无法监测矿区大梯度沉降问题,为In SAR技术在矿区开采沉陷监测提供了新的用途。     

基于静态GNSS双基线的山区地表开采沉陷监测方法

对山区地表开采沉陷进行高精度监测是现阶段山区地表开采沉陷问题研究的热点和难点。对当前常用的开采沉陷监测方法的优缺点进行了分析,指出GNSS静态测量模式仍是当前山区地表开采沉陷监测的首选方法。但由于地表开采沉陷监测网型特殊,采用传统GNSS静态监测方法需要的控制点多,极大浪费人力、物力和财力。基于CORS测量原理,提出了静态GNSS双基线测量方法,讨论了该方法的实际操作技术流程和数据处理方法,并进一步分析了该方法的优越性。以某矿22618工作面地表控制点和部分监测点的其中4期监测数据为例,分析了采用静态GNSS双基线法监测山区地表开采沉陷的误差,结果显示,控制点和所选监测点解算的高程中误差最大为4.4 mm,通过对比分析控制点各期高程的高差互差,可知误差均未超过3 mm,进一步证实了该方法的有效性。在上述分析的基础上,针对该矿22618工作面采用所提方法进行了地表开采沉陷监测,获得了该地质采矿条件下的地表开采沉陷的部分角量参数。研究结果对于进一步丰富和完善山区地表开采沉陷监测理论体系具有一定的参考价值。