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。     

双轨D-InSAR技术在矿区地表沉陷监测与分析

为了能够精确监测矿区地表沉陷,验证D-InSAR技术在矿区地表沉陷监测应用中的可行性,采用D-InSAR技术提取工作面推进93、153、443、809 m时SAR影像沉陷信息,结合现场实地监测试验对宁夏枣泉矿区采动过程中地表沉陷展开了详细分析。结果表明：卫星监测期间,枣泉矿区出现了4个明显沉陷区域,且地表沉陷中心都滞后于工作面一定距离;D-InSAR技术监测结果与实际监测结果基本一致,说明D-InSAR技术能够有效地监测矿区沉降情况。研究成果验证了D-InSAR技术作为面向矿区的地表沉降监测方法的可行性,为矿区的安全开采和绿色发展提供了技术支撑。     

采煤沉陷和高填方沉降双重影响下的地表移动变形预计方法与应用

为预计采煤沉陷和高填方沉降双重影响下的地表移动变形,以阳泉市采煤沉陷区"光伏领跑者"计划技术基地某光伏地块为研究对象,在分析煤层埋藏特征、开采方法和地表煤矸石堆积、沉降变形特点的基础上,研究了老采空区地表残余变形和煤矸石高填方沉降变形预计方法,提出了2种变形联合预计的技术思路,预计结果为采煤沉陷区光伏建设提供可靠依据。     

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。     

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。     

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。     

基于SBAS-InSAR的大采深条带开采地表沉降监测与特征分析

矿区地下开采造成地表不同程度的沉降,引发安全隐患,InSAR技术是地表变形监测 的重要手段之一。项目利用31景Sentinel-1A影像,基于SBAS-InSAR技术,通过去除地形误差、轨 道误差及大气延迟误差等,获得下沉盆地年平均沉降速率达到61 mm/a,最大沉降127 mm,整体呈 现下沉趋势,不均匀沉降较为明显,局部区域沉降量持续增大。统计下沉盆地沉降面积发现,沉 降量大于100 mm的沉降面积达到0.32 km2,累计沉降面积达到4.33 km2,沉降面积呈现逐渐增加 的趋势;将SBAS-InSAR结果与水准数据对比分析,均误差为2.9 mm,两者结果基本吻合。从SBAS 结果提取研究区下沉盆地的剖面时序沉降信息并做高斯曲线拟合,曲线形态与开采沉陷概率积分 法特征一致。研究表明：基于SBAS-InSAR在大采深条带开采矿区地表变形监测中是可行的,受条 带工作面开采的影响,引发相邻老采空区持续发生沉降,地表变形较小,地表移动范围大, SBAS-InSAR可以有效得到全盆地、全要素地表变形信息,为类似矿区开采沉陷高精度监测提供参 考。     

采煤沉陷积水区地表移动变形监测方案研究

为了治理采煤沉陷积水区地表的生态环境,对工作面开采造成的地表移动变形、采煤沉陷区积水区水下地形监测,通过对开采沉陷区的地质条件和地表变形特征进行分析,提出三维激光扫描仪配合测深仪的地表移动变形监测方案。为同类采煤沉陷积水区生态治理提供借鉴。     

变形监测技术在矿井采空区沉降观测中的应用研究

以阳煤一矿9203工作面为研究对象,通过跟踪完整的工作面回采过程,完成对采空区地表采煤沉陷区的变形监测,为研究煤矿开采引起的地表沉降移动规律及科学的观测方法提供详细数据参考。     

急倾斜煤层水平分层开采引发的地表变形监测技术研究

西北地区厚黄土覆盖层急倾斜煤层开采引发的地表沉陷、地裂缝等地质灾害具有独特的发育特征,需要具有针对性的监测指标和方法,从而获取监测体的演变模式,本文选择甘肃省窑街三矿采煤引发的地表沉陷典型区域作为研究试验区,通过总结采煤工艺及地质条件差异引起的地表沉陷特征,结合采用传统测量技术与现代实时监测技术,实施了针对急倾斜煤层开采引发的厚黄土层变形监测工作,选取地表埋设GPS监测桩定期监测和安装拉绳变形监测仪实时采集数据的方法,实时监测塌陷区典型变形点的三维变形情况,并通过数据分析对垂向沉降和水平位移进行了对比,进一步对稳定区进行了划分。该研究为开展类似条件下的监测和研究工作积累了经验。     

基于SBAS-DInSAR的大宁矿区多工作面开采地表沉陷规律研究

针对常规DInSAR监测方法对多工作面开采沉陷预计难度较大的问题,以大宁矿区为例,利用小基线集技术对研究区9景PALSAR数据进行时序处理,去除轨道误差、残余数字高程模型误差和大气延迟误差,得到研究区沉降速率图、时序累计沉降图,并利用实测数据对SBAS-DInSAR的反演结果进行验证。首先分析了2007年1月—2008年7月的矿区地表沉降速率;其次选择了沉降范围较大的研究区东部P101、P102、P103工作面作为研究对象,分析正在开采的工作面对已采工作面的影响;最后讨论了开采工作面走向和倾向方向观测点的累计沉降特征,总结了矿区多工作面开采沉陷规律。研究表明:矿区开采工作面上方地表发生的沉降范围广、速率快,在多工作面开采作业条件下,相邻工作面的开采会使已采工作面上方的地表移动衰退期延长,且随着时间的推移,地表累计沉降值增加,矿区沉降总体趋势体现出下沉盆地特征;SBAS-DInSAR技术可以有效监测矿区多工作面开采地表沉陷,可为类似矿区开采沉陷高精度监测提供参考。     

联合DInSAR的3种下沉时序模型关键点缺失问题研究

针对难以全面研究沉陷区下沉变形的动态过程和单一监测手段可能会错失地表沉降阶段某些关键点的问题,以局部地表单点为切入点,联合InSAR与水准数据分别建立幂指数Knothe时间模型、Logistic模型和Weibull模型,进而研究矿区地表动态沉降规律。通过模拟数据分析了沉陷区地表观测点下沉变形特征以及影响上述3种时间函数曲线拟合的各因素;并以淮北袁二煤矿某采区为试验区,采用合成孔径雷达差分干涉测量(DInSAR)技术获得各水准点InSAR时序形变值;最终联合InSAR和水准监测数据,对比分析基于多源或单一监测方式2种情况下3种模型拟合曲线的不同。试验结果表明：(1)各时间序列模型地表下沉待估参数的大小对曲线拟合形态有较大影响,保证一定的监测周期,可反演出合适的下沉参数,才能更准确地拟合沉陷区观测点下沉时间序列,均方根误差最大可提高95.56%。(2)幂指数Knothe时间模型、Logistic模型和Weibull模型随时间序列变化的过程与地表沉陷区观测点物理下沉时序过程相符,均能较好地由地表单点下沉时间序列拟合出沉降曲线;3种模型虽下沉曲线拟合效果差异不大,但下沉速度曲线的拟合有明显差异...     

多时相SAR振幅信息的大量级沉陷区识别研究

针对传统雷达差分干涉测量技术(DInSAR)无法利用相位信息识别矿区大量级沉降区域地表活动信息的问题,本文采用时序振幅分析方法,对16景Sentinel-1A的振幅数据进行多时相处理,提取了2017年5月13日至2018年2月25日开采沉陷区地表后向散射系数。通过建立研究区后向散射系数分析模型,分析了开采活动过程中地表后向散射系数时序变化特征,发现地表后向散射系数由工作面外边缘至工作面中心逐渐增大,在工作面中心区域变化剧烈;通过对比分析工作面走向和倾向地表特征观测点的沉降速率与后向散射系数的关系,发现两者在开采沉陷过程中平均相关系数r大于0.8,具有较强的相关性。实验结果表明,利用沉陷区地表后向散射系数能较好地分析地表动态沉降速率规律,是识别大量级沉降区域地表活动剧烈程度的指标,为矿区地表变形提供了新的分析手段,具有良好的应用前景。     

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。     

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。