郓城矿区地表形变时空演变DS-InSAR监测

郓城地区煤炭储量丰富,地下煤矿的大量开采导致地面出现不同程度的沉降,为了更好地掌握郓城矿区地表形变的时空演变特征,利用融合分布式目标的时序差分干涉测量(DSInSAR)技术和2018年1月至2019年11月期间获取55景Sentinel-1A雷达影像对郓城矿区进行了地表形变监测。结果表明:DS-InSAR技术能有效地提取到分布在裸地和稀疏低矮植被区的分布式目标,可显著提升矿区监测点数量且其分布更加均匀,能够更加全面地反映了郓城矿区地表形变空间分布;形变分布图显示郓城矿区内李楼、郭屯煤矿形变量级较大,年最大沉降量可达100 mm,彭庄、赵楼煤矿地表形变较小,且不同年份沉降中心差异主要与郓城矿区地下开采活动变化密切相关。     

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。     

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。     

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...     

基于SBAS-INSAR技术的城郊煤矿矿山地表形变监测研究

煤矿区地表形变的动态监测是矿山环境恢复与综合治理的重要方面.为了解决目前传统测量技术手段无法大面积准确获取矿山地表形变信息的问题,文章介绍了一种时间序列分析方法——SBAS-INSAR技术,并选用克里金插值法对水准测量数据和SBAS-INSAR技术监测结果进行精度验证与评价.并在此基础上依托北斗卫星连续运行参考站监测系...     

基于时序InSAR的小龙潭矿区地表形变监测预警

采用基于时序InSAR(合成孔径雷达干涉测量)的卫星遥感技术,对小龙潭矿区进行"全覆盖"式的地表形变监测,通过长时段的周期性监测获取地表形变的空间分布、时间序列曲线,结合生产进度、当地天气状况等因素进行边坡滑移的潜在风险分析,从而对可能的滑坡进行研判及预警.实践表明时序InSAR在矿山边坡监测及滑坡预警等方面效果明显,...     

基于SBAS-InSAR技术的关闭矿井地表多维形变时空监测与分析方法

矿井关闭后,煤岩体在应力、地下水等多种因素的作用下发生风化劣化、强度降低,将改变废弃采空区内破裂岩体的应力和承载能力,可能导致采空区地表发生二次形变或多次形变。 为探明矿井关闭后的地表形变规律,以徐州东部矿区为例,基于 SBAS-InSAR 技术,提出了关闭矿井地表形变时空监测与分析方法。 利用 2015 年 7 月6 日—2021 年 11 月 19 日的 171 景 Sentinel-1A SAR 数据,监测并分析了徐州东部矿区闭矿后 6 a 内的地表多维变形时空演化规律。 研究表明:关闭矿区内地表最大沉降速率为-33 mm / a,累计最大沉降量为-219 mm;最大抬升速率为 36mm / a,累计最大抬升量为 233 mm。 同时发现地表最大倾斜与曲率值分别达到 3. 6 mm / m 和-0. 19 mm / m2,已经超过了建筑物允许变形值,需要对其进行加固和保持持续监测;此外还发现权台矿地表以抬升为主,抬升面积 6 a 内增加了 9. 81 km2,旗山矿在闭矿后出现先下沉后抬升的过程,整体表现为抬升,面积由 8. 44 km2 上升至 15. 27 km2,其余 4个矿区以沉降为主。     

基于多阈值目标提取的时序InSAR矿区地表沉降监测研究

传统SBAS-InSAR方法进行地表沉降监测时需人工选取目标点的方法进行轨道精炼与沉降反演。但在环境复杂的矿区,很难通过人工选取到稳定的目标点,使得其应用存在诸多局限性。因此提出一种基于多阈值目标提取的SBAS-InSAR矿区地表沉降监测方法,在SBAS-InSAR技术的基础上,设定离差阈值参数,区域窗口阈值参数与相干性阈值参数来提取地面较为稳定的目标点。将该方法与传统SBAS-InSAR方法应用到实际案例中,获取研究区地表沉降监测结果进行时序分析并对比验证。研究结果表明：①矿区内存在三处开采沉陷区,且开采沉陷区位置与该煤矿开采工作区一致,最大年平均沉降速率为-156 mm/a,最大沉降量为-376 mm。②两种方法矿区沉降绝对平均差值不超过12 mm,说明多阈值目标提取的SBAS方法可有效克服传统SBAS-InSAR存在的局限性,同时还能保证较高的精度,在矿区地表沉降监测中更具有优势。     

基于克里金插值法的煤体应力场分布规律研究

为解决应力监测系统监测分析煤体应力场时测点数量较少、插值准确度较低等问题,采用克里金插值法对试验工作面应力监测数据进行变异函数模型拟合和交叉验证,研究在测点数量较少的情况下不同变异函数模型的插值效果.结果表明:在煤体应力场中采用球状模型的克里金插值法的准确性高于其他插值方法,其插值残差的优化均值小于0.2 MPa,并得到工作面回风巷和运输巷内煤体应力监测系统的测点间距应分别小于7.95和9.92 m.采用克里金插值法得到的应力云图能够反映试验工作面巷帮煤体应力场分布规律,为巷道超前支护、顶板稳定性控制、围岩稳定性分析、冲击地压预防等提供理论依据.     

适用于露天矿时序形变监测的优化DS-InSAR技术

露天矿形变监测对矿区安全开采具有重要意义。 针对常规监测手段存在的效率低、成本高、难以获取某一地区内露天矿区大范围、长时序的地表形变特征的问题,提出了一种采用复相干矩阵分解法进行相位优化的优化分布式目标 InSAR(Distributed Target Interferometric Synthetic Aperture Radar,DS-InSAR)时序地表形变监测方法。 该方法在通过快速同质点识别算法 FaSHPS(Fast Statistically Homogeneous Pixels Selection,FaSHPS)提取同质像元的基础上,采用复相干矩阵特征值分解法实现相位优化,融合永久散射体( Persistent Scatterers,PS)获取时序地表形变信息。利用 50 景 Sentinel-1A SAR 影像,获取了 2020 年 1 月—2021 年 8 月辽宁省鞍山地区齐大山矿、大孤山矿、鞍千矿 3 个矿区的时序地表形变特征。 结果表明:监测时段内大孤山矿、齐大山矿与鞍千矿共存在 5 处形变区,最大累积形变量为-493. 43 mm,各形变区时序形变特征与露天矿开采活动高度相关;与常规时序 InSAR 技术相比,该技术有效提高了获取的同质像元密度及可靠性,获取的监测点数量是后者的 1. 253 倍,点位空间分布更为均匀,获取的形变场更加完整;两者相同点位形变量监测结果的相关系数为 0. 855 6,证明所采用的 DS-InSAR 技术可靠性较高,能够较好地实现对露天矿区高精度、大范围、长时序的地表形变监测。     

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技术的矿区地表三维形变监测

针对单轨道DIn SAR(Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar)技术仅能获取雷达视线向(Line of sight,Lo S)形变的缺点。详细介绍了一种基于ASAR和PALSAR影像来监测矿区地表三维形变的方法。应用该方法成功获取了因煤矿开采引起的地表水平及竖向形变,获取了沿观测线方向的地表倾斜,与实测相比最大倾斜差值为0.06 mm/m,竖向变形的均方根误差为±1 mm,证明了本文算法的可靠性。     

基于GNSS技术的矿区地表三维形变监测研究

利用GNSS实时监测技术,建立矿区地表三维形变监测网,地表形变参考初值位置以N期观测值的平均值方式确定。首先以GNSS监测点为基础建立Delaunay三角网格为形变监测骨架,然后依据Delaunay三角形区域归属建立规则格网形变监测点,规则格网点的三维形变量根据其所属Delaunay三角形顶点的形变量,利用三维仿射变换模型计算而得;最后,以某矿区GNSS监测数据为例计算了其地表三维形变场,展示了GNSS监测地表形变的实际效果,表明利用GNSS监测技术进行矿区地表三维监测是可行的。     

基于时序DInSAR的矿区地表沉降监测

为了获取长时间序列的矿区形变情况,利用13景Radar SAT-2影像数据,基于时序累积DIn SAR技术监测矿区开采沉陷,分析矿区地表动态沉降过程,提取下沉值并与水准实测数据进行对比。结果表明,该方法监测的下沉区域和范围与实际相符,其监测结果可靠,标准差为2.3 cm,为实现长时间序列、大范围的形变监测提供了技术手段。     

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。     

段村-雷沟矿区地表岩移监测技术研究

本文对于地下开采矿山地表岩移监测的研究,是为该矿山开采提供了开采技术条件和相应的基础数据资料。加强矿区长期地面沉降监测与管理,对于预防可能的地面地质灾害的发生,确保矿区地表生产和居民的财产及人身安全,以及对于把矿山建设成为安全型、环保型与周围社会环境的协调型、可持续发展型的高水平的现代化矿山有重要的现实意义。     

段村-雷沟矿区地表岩移监测技术研究

本文对于地下开采矿山地表岩移监测的研究,是为该矿山开采提供了开采技术条件和相应的基础数据资料。加强矿区长期地面沉降监测与管理,对于预防可能的地面地质灾害的发生,确保矿区地表生产和居民的财产及人身安全,以及对于把矿山建设成为安全型、环保型与周围社会环境的协调型、可持续发展型的高水平的现代化矿山有重要的现实意义。     

厚冲积层矿区地表移动持续时间预测方法研究

地表移动持续时间是地表沉陷稳定的关键指标,精确预计该时间对于地表及地面设施的稳定性评估至关重要。由于厚冲积层的特殊性及现有方法考虑影响因素有限,导致现有方法在厚冲积层矿区预测误差偏大。针对这一问题,综合考虑了采深、采厚、冲积层厚度和推进速度等地表移动时间影响因素,基于淮南潘谢新区15个工作面的实测数据,分析了各影响因素与地表移动持续时间的关系,建立了厚冲积层矿区地表移动持续时间新计算模型,分析了计算模型精度,并利用SBAS-InSAR技术进行了实测验证。研究结果表明：地表移动持续时间与采厚、采深呈正相关,与推进速度、冲积层厚度呈负相关;分别利用参与和未参与建模的数据进行计算,得到新模型的精度提高了86%和44%;新建模型计算结果与Sentinel-1数据解算结果的相对误差最低为7.2%,再次证实了该计算方法的正确性。对比传统经验公式,新建公式适用性更强,精度更高,可为厚冲积层矿区地基稳定性评价等相关工作提供技术支撑。