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。     

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。     

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。     

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。     

D-InSAR技术在煤矿开采沉陷监测中的应用探讨

该文在综合分析雷达差分干涉测量技术(D-In SAR)的技术原理和技术发展的基础上,探讨了D-In SAR技术在煤矿开采沉陷监测中的使用范围及应用方法,并结合已有应用案例总结了该技术在开采沉陷监测中亟待解决的若干问题。研究结果表明:D-In SAR技术的应用为开采沉陷的动态监测和采煤引起的地表时空演变过程的研究提供了一种新的技术方法。     

基于D-InSAR和概率积分法的矿区沉降预计

提出利用D-In SAR技术确定主要影响半径,结合GPS实测值,求取了概率积分法预计参数,预计值与实测值误差在0.25 m之内,实验证明该方法可更好地用于矿区地表形变的沉降预计。     

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。     

基于多轨道SAR影像的矿区地表三维变形动态监测与分析

针对单一轨道合成孔径雷达差分干涉测量技术(Different Interferometric Synthetic Aperture Radar,DInSAR)技术仅能获取雷达视线向(Line of Sight,LoS)的变形问题,提出了一种基于多轨道SAR影像的矿区地表三维变形动态监测与分析方法。该方法以覆盖邯郸市峰峰九龙矿区的TerraSAR、RadarSAT-2、Sentienl-1卫星3个轨道多景SAR影像数据为基础,首先采用D-InSAR技术获取3组地表视线向变形,利用插值方法将地表视线向变形规划到相同的时间间隔,获得时间间隔为6 d、17 d、39 d、50 d的3组视线向的变形值;然后根据最小二乘原理将视线向变形分解到竖直、东西、南北等方向上进行三维分析。研究表明:①与实测水准数据对比,该方法得到的竖直向沉降均方根误差仅为±2 mm,表明利用矿区地表三维变形特征分析开采沉陷规律具有可行性;②时序累积的三维变形场能够直观展示地面沉降的时空变化过程,可以进一步分析沉降中心随着观测时间推进的变化过程。     

面向矿区地表形变的GPS-InSAR融合方法研究

煤炭资源高强度的开发与利用容易导致开采沉陷,威胁矿区安全生产。多源监测数据融合是实现矿区地表形变高效监测的关键手段。针对GPS与In SAR技术在地表形变监测时存在的不足,提出一种融合GPS与In SAR数据的遗传-克里金插值方法对矿区地表形变进行监测。融合GPS与In SAR数据进行克里金插值,寻找最佳变异函数模型计算研究区的年平均形变速率;随后通过遗传算法对变异函数模型的参数进行寻优,进一步提高插值模型的精度;最后以GPS站点的实测数据,对模型的性能进行验证和评价。结果表明:融合GPS数据的遗传-克里金插值算法可有效提高地表形变监测的精度。研究成果有望提高地表形变监测的效率,对矿山地质灾害防治与地面保护工作具有一定的参考价值。     

基于DInSAR的南屯煤矿93_上10工作面采动损害分析

为了研究DInSAR在矿区沉陷变形动态监测及沉陷区地表高等级道路动态破坏程度分析中的应用,在南屯矿93上10工作面进行了SAR影像差分干涉实验。采用二轨差分的方法获取地表动态下沉值,并绘制沉陷区域的下沉等值线及最大下沉点处的剖面图,得到93上10工作面上方地表的动态沉陷范围和下沉程度,并在此基础上分析工作面上方邹济公路的破坏程度。     

基于递减步长果蝇算法的概率积分法修正模型反演

由于标准地表移动观测站限制较多,提出布设非主断面地表移动观测站来获取更多的采空区地表实测资料;为了更好地利用实测数据来反演地表移动变形参数,提出基于实测下沉数据的观测点定权方法;针对概率积分法在采空区边缘预计精度较差的问题,引用概率积分法修正模型并利用递减步长的果蝇算法对模型参数进行反演,利用反演得到的概率积分法修正模型参数计算各观测点的拟合值并与实测值进行对比验证,结果表明递减步长果蝇算法对概率积分法修正模型参数的反演具有适用性,有助于提高利用非主断面地表移动观测站实测数据反演地表移动变形参数的精度,对研究特定工作面开采上方地表的移动变形规律具有积极作用。     

时序累积DInSAR与GIS结合的矿区沉降监测与分析

为获取长时间序列上矿区地表时空沉降过程并验证其精度,提出一种时序累积DInSAR和GIS分析相结合的矿区地表沉降监测及分析方法。该方法首先选取具有较短时空基线的SAR影像进行二轨DInSAR处理;然后将每组形变图中具有高相干性的点位的地表沉降进行累加;最后,将累计沉降量与GIS空间分析工具相结合,获取矿区地表形变和铁路形变动态发展过程。采用6景高分辨率的RADARSAT-2影像进行了实验,与水准测量数据对比验证的结果表明,该方法监测结果精度可靠,平均绝对误差为0.018 m,最大下沉误差为0.042 m。     

某矿山井下爆破对地表建筑物的振动影响研究

根据爆破振动监测数据,分别采用萨道夫斯基经验公式及其考虑高差影响的修正公式对某矿山井下爆破向地表村庄方向的爆破振动传播规律进行回归分析.将2种反演预测结果与实测数据进行对比,发现考虑了高差影响的修正公式对爆破振动强度的预测更加准确.最后,采用修正公式预测了井下爆破对地表建筑物的振动影响,得到距离采场最近处民房的质点峰值...     

D-InSAR技术在矿区地表沉降监测中的应用

利用欧空局ENVISAT ASAR雷达数据,获取了SAR影像的干涉条纹并结合SRTM DEM数据,分别采用了二路差分和三路差分对武安市下团城村铁矿区域地表沉降进行监测,获得了区域内的最大沉降值和沉降带分布情况,初步探索了无目标、无时域、大范围、高精度地对地表进行沉降监测的方法,得出了影响最终结果精度的主要因素。