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。     

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。     

融合D-InSAR技术与ArcGIS软件 的矿区开采沉陷监测

合成孔径雷达差分干涉测量技术（D-InSAR）存在卫星重访周期较长的不足,导致矿区开采沉陷监测精度不高,难以适应矿区开采沉陷动态监测的要求。为此,以双鸭山某矿区为例,将D-InSAR技术与ArcGIS软件进行有机结合进行开采沉陷监测分析。首先选择该矿区2014年10-11月3景C波段TerraSAR影像作为干涉影像数据,构成了3个干涉影像对;然后针对In-SAR干涉影像存在的基线误差、大气误差、地形误差以及时间失相关等,以GAMMA软件为平台,通过精细二轨D-InSAR模式,进行干涉影像对配准、基线估计、相位解缠处理,提高D-InSAR干涉影像精度;最后将D-InSAR差分干涉影像与开采平面、开采计划以及水准测量数据进行叠加,分析矿区开采沉陷区域的空间动态分布位置,并将D-InSAR差分干涉影像导入ArcGIS软件对矿区开采沉陷进行定量分析。研究表明：干涉影像对1、2、3的时间间隔分别为11,22,33 d,期间矿区的最大沉陷量分别为40,41,45 mm,平均沉陷量为0.86 mm/d,区内同期水准测量获得的沉陷量平均为0.92 mm/d,可见,融合D-InSAR技术与ArcGIS软件的开采沉陷监测方法有一定的精度。     

D-InSAR在矿区开采沉陷监测中应用的探析

介绍了D-InSAR技术是微波遥感的一个重要应用,通过与差分干涉技术相结合,可提供厘米级或更微小的地球表面形变监测,分析其全天候、高分辨率和连续空间覆盖特征的特点,提供矿区短周期内空间连续曲面的形变信息,可满足沉陷监测要求,弥补地面传统测量离散点的不足。简述了该测量技术的基本原理,介绍了国内外对D-InSAR技术在开采沉陷中应用的研究。     

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。     

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D-InSAR技术的吕梁市柳林县某采煤沉陷区变形分析

矿区长期地下开采会造成周边地区不同程度的沉降,引发安全隐患。本研究将D-InSAR应用于吕梁市冯家庄村地区地表变形监测中,分析采矿活动对附近村庄的影响。通过与地表沉降的计算结果图对比分析,可以得出:①D-InSAR技术可以直观反映地表形变范围,进而准确地圈定地表形变区域;②D-InSAR技术可以较为准确地反映地表的变形,为及时监测地表变形提供有效的技术手段。     

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。     

基于D-InSAR技术的煤矿沉陷监测

以D-InSAR技术为研究对象,着眼于煤矿沉陷监测作业。从D-InSAR技术基本工作原理分析、D-InSAR技术在煤矿沉陷监测中的数据获取与处理分析、以及D-InSAR技术在煤矿沉陷监测中的相关问题分析这3个方面入手,围绕基于D-InSAR技术的煤矿沉陷监测这一中心问题展开了较为详细的分析与阐述,并据此论证了D-InSAR技术的引入与应用在进一步提高煤矿沉陷监测工作质量与工作效率的过程中所起到的重要作用与意义。     

合成孔径雷达干涉技术用于煤矿沉陷监测研究

煤矿沉陷是1种典型的地质灾害,采用差分合成孔径雷达干涉技术可以高精度地监测上世纪90年代以来的煤矿沉陷历史及发育特征。本文以陕北大柳塔1990年代的煤矿沉陷为例进行了监测试验,并讨论了影响形变监测精度的大气效应和DEM。     

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技术和灰色Verhulst模型的矿区沉降监测与预计

针对在地形复杂的矿区沉降观测资料不易获取的问题,将合成孔径雷达差分干涉技术（D-InSAR）与灰色Verhulst模型相结合,提出了一种矿山开采沉陷监测和预计方法。该方法首先对覆盖大柳塔煤矿某工作面的12景TerraSAR-X雷达数据进行D-InSAR处理,获取观测站沉降值;然后根据沉降量与时间的关系建立了基于灰色Verhulst模型的预测函数,对开采沉陷发展规律进行分析。试验结果表明：3个测试点D-InSAR监测数据的绝对和相对误差分别为2.8~15 mm,0.9%~6%;结合灰色Verhulst模型预测的绝对和相对误差分别为3.4~18.8 mm,1.2%~5.7%。上述研究结果进一步表明,所提出的方法可有效弥补矿区沉降实测数据的不足,为实现矿区开采沉陷监测和预计的一体化软件设计提供参考。     

基于D-InSAR与概率积分法的开采沉陷监测与预计

为掌握采动区附近高等级公路的变形趋势,针对传统开采沉陷监测方法存在诸多缺陷的问题,将合成孔径雷达技术(D-InSAR)与概率积分法相结合,提出了一种矿山开采沉陷监测与预计方法。该方法首先利用D-InSAR技术对兖州某矿9308工作面进行了监测和分析,并将监测结果与路面水准测量数据进行了对比,然后基于D-InSAR的监测值,求取了9308工作面非充分采动下的概率积分法预计参数,再根据三下采煤规程对参数进行修正得到工作面全采时的预计参数,最后利用修正后的参数预计出工作面全采对附近高等级公路的影响程度。结果表明D-InSAR技术高精度的优势可以为开采沉陷预计提供可靠的监测数据,该方法可以为实现矿山开采沉陷监测与预计一体化提供有力支持。     

基于D-InSAR技术和改进GM（1，1）模型的矿区沉降监测与预计

针对矿区地下资源大规模开采引发的地表沉陷，以淮北矿业集团袁二煤矿为试验区，联合合成孔径雷达差分干涉测量（D-InSAR）技术与灰色模型（GM（1，1）），建立了描述下沉量与时间关系的改进灰色模型，实现了地表沉降监测和预计的一体化。首先，基于哨兵一号A卫星（Sentinel-1A）影像，采用D-InSAR技术监测地面动态沉降过程，获得了2017年11月16日—2018年1月27日期间的时间序列沉降形变图；然后，依据所获取的各时间序列沉降量，建立了改进GM（1，1）的补偿最小二乘法估计半参数模型（BGM（1，1））和赋相对权重的补偿最小二乘法估计半参数模型（WGM（1，1））方程，实现了沉降值的拟合与预计。试验表明：D-InSAR技术在矿区地面沉降动态监测中具有明显优势，且其监测精度达毫米级；BGM（1，1）和WGM（1，1）预计模型均可弥补经典GM（1，1）模型的不足，结合WGM（1，1）预测的4个试验点的相对误差为1.99%~26.64%，可为矿区地面沉陷动态监测以及后续治理提供理论依据，具有一定的预警作用和借鉴意义。     

基于Knothe时间函数和InSAR的煤矿区动态沉陷预计研究

 摘要：以某矿区的3212工作面为研究对象,采用基于Knothe时间函数的动态沉陷预计模型进行开采沉陷动态预计。计算了不同时间、不同位置的点的动态下沉值,分别与水准测量成果和D-InSAR监测结果进行了对比分析。实验表明,基于Knothe时间函数的动态沉陷预计模型所得到的结果符合开采沉陷导致的地表沉陷规律;其结果与水准测量成果和D-InSAR监测结果吻合;最大误差不超过0.2米,能够满足动态预计的要求。最后提出了存在的问题和今后工作的方向。     

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。     

D-InSAR监测开采沉陷的实验研究

基于ERS1/2影像,针对沛城矿二二采区,利用DORIS软件进行了D-InSAR处理,得到该采区的下沉值,并在与实测下沉值进行对比后,得到了实测和D-InSAR监测下沉值之间的差值与距离的关系式,根据该关系式对D-InSAR监测下沉值进行修正,获得了与地面实测相近的地面下沉,从而证明D-InSAR用于开采沉陷监测是可行的。