一种露天矿高边坡形变监测的新方法

针对露天矿高边坡监测精度要求高、实时性强、难以全面覆盖、接触困难等问题，分析了地基雷达测量的技术特点，研究了基于地基雷达的露天矿高边坡形变监测方法及大气扰动改正、时序分析等关键技 术。结合三友矿边坡变形监测试验，给出了地基雷达数据的处理流程，基于振幅离散指数、估计的稳定性指数、位移精度等参数的雷达数据质量评价方法。针对露天矿边坡长时间、远距离监测中的大气扰动问题，探 索了基于PSC网的大气校正方法，取得较好的大气改正效果，监测结果与高精度测量机器人的监测结果相一致，验证了所提监测方法的有效性。研究结果表明：监测目标区域稳定边坡雷达影像的振幅离散指数优于0.1 ，相位估计的稳定性指数大于10，位移精度优于0.2 mm。PSC网大气校正能有效消除昼夜温差和湿度引起的相位变化，实现亚毫米级测量精度。基于时序分析技术，实现露天矿高边坡微形变监测，为矿山边坡安全提供 了一种新的监测方法。     

基于多传感器网的露天矿边坡形变监测

基于测量机器人监测、GPS监测及地基微波雷达监测是当前形变监测的主流技术手段,然而现有的应用都没有将3者很好的结合,基于此提出了面向露天矿边坡变形的多传感器自动化监测系统,给出基于多传感器网的矿区形变监测的数据融合及系统方案。通过对多传感器网数据采集及数据融合与应用,可实现雷达数据与测量机器人、GPS数据的矿区形变监测的信息互补,提高监测的实用性。以内蒙古锡林浩特胜利煤田中东部的胜利东2号露天煤矿为例,设计并实现了多传感器网形变监测数据分析,结果表明,多传感器系统能够保证露天矿边坡监测数据在时间上的连续性、空间上的无缝性、结果上的可靠性,为边坡变形分析和预警预报提供了一种解决方案。     

顾及相位误差改正的InSAR形变监测研究

利用InSAR监测地表形变时,大气延迟、轨道趋势等相位误差是限制其精度的关键。文中给出了InSAR相位误差改正方法,并以西安地区的差分干涉测量为例,验证了方法的有效性。试验结果显示:InSAR形变结果与GPS的差异的均方根由改正前的24.4 mm/a降至改正后的10.8 mm/a,干涉测量精度提高了约56%。     

GBSAR大气扰动误差气象补偿方法研究

为了提高地基合成孔径雷达的观测精度,减弱大气扰动误差的影响成为其重要内容之一。该文主要研究了大气扰动误差的气象补偿法,即利用气象元素建立模型,对大气扰动误差进行改正。同时,分析了各气象元素及其观测精度对观测结果的影响。以某大坝的监测为例,利用传统监测方法和GBSAR技术分别获取目标点的位移信息,同时实测气象数据,将视线向位移量归化到径向后进行改正,并与垂线法观测数据进行对比。结果表明,气象补偿法可消除大部分大气扰动的影响,其改正效果受气象元素的精度影响明显。     

基于地基干涉雷达成像的安家岭矿边坡变形预警

露天矿区边坡比较长,而且暴露岩石多,地质条件差异大,自上而下的形成过程导致上下边坡的服务年限存在差异,稳定性要求不同,井下开采活动致使稳定性也在不断发生变化且受多种因素的影响,边坡产生变形事故时有发生。为避免天气以及开采等因素引起的边坡变形对矿区造成人员伤亡和财产损失,因此对边坡变形的实时监测显得尤其重要。传统的监测边坡变形手段效率低,危险系数大,而地基干涉雷达无需接近观测目标,可进行实时监测。文中基于地基干涉雷达对安家岭露天矿边坡变形的监测,对边坡变形情况进行研究。通过对安家岭矿北帮三个工作面进行的地基雷达监测,获得了1330、1360和1390平盘的累积形变值和形变速度,了解边坡变形程度并根据变形预警等级为矿区生产可能出现的危险作出预警,对保障露天矿安全生产具有重要意义。     

基于地基干涉雷达成像的露天矿边坡变形成因

基于地基干涉雷达对安家岭露天矿边坡变形成像,总结边坡变形主要形成条件、成因和破坏模式,研究了变形成因与地基干涉雷达图像表现形式之间的关系,并通过露天矿实例阐释了地基干涉雷达图像成像机理,证明了地基干涉雷达监测露天矿边坡变形的有效性。     

地基真实孔径雷达精度验证方法与实验研究

常规形变监测手段受限于数据精度、监测范围、适用环境等因素,严重制约滑坡、坍塌灾害的预警预报工作。基于差分干涉技术的微波遥感方法是进行非接触表面微小位移高精度监测的先进技术在应急救援、防灾减灾、矿山安全生产、边坡稳定性评估等方面均有有效应用。本文应用自研的地基真实孔径雷达系统,在分析信号模型的基础上,归纳了强散射特性目标回波数据处理流程,提出了适用于验证该类型雷达系统形变监测精度的方法。据此开展了基于三角板角反射器的点目标静止与位移实验,通过雷达回波幅值分析与点云数据拟合,判别预设目标空间位置并确定目标位移标准值,证明了所提方法的有效性和系统0.1 mm监测精度。在内蒙古黑岱沟露天煤矿进行边坡监测实验,结合若干点目标形变数据说明了系统良好的实用性。     

地基干涉雷达露天矿边坡监测分级预警模型

在安家岭露天矿北帮实测数据的基础上,对地基干涉雷达监测的关键技术、露天矿边坡稳定性分析方法、边坡变形监测分级预警进行了探讨论证;确立了露天矿边坡变形监测预警级别及相应的预警阈值,建立地基干涉雷达边坡监测分级预警模型。试验表明,地基干涉雷达能够准确判断变形等级,提供相应的预警信息。     

地基干涉雷达在露天矿边坡监测中的应用

为预防边坡失稳对露天矿的安全生产造成影响,做到边坡地质灾害的预警预报,平朔东露天矿采用了意大利IBIS-M合成孔径地基雷达对边坡进行远程智能信息化监测,实现了传统的点监测到面监测的跨越,也由原来的人工测量、智能监测发展到了无人值守式信息化监测。该雷达在露天矿边坡监测中的成功应用对保障矿山安全生产、提高经济效益具有重要意义。     

MSR地基边坡雷达在边坡监测中的应用

地基边坡雷达系统能以毫米级精度测量边坡、山体、桥梁、大坝和高楼等大型建(构)筑物的位置变化,是星载InSAR和常规大地测量手段的有效补充。为探究MSR地基边坡雷达在边坡监测中的适用性,介绍了该系统的工作原理、软硬件系统组成、技术参数及其独特优势,并结合北京延庆冬奥赛区3处危险边坡稳定性监测实例进行分析。结果表明:3处边坡均存在明显的形变区域。在满足观测条件的情况下,地基雷达可以达到亚毫米级的形变监测能力,可为安全生产提供有力的技术保障。该方法对边坡变形监测具有重要的参考价值,已经成为灾害预警重要手段之一。     

边坡形变监测雷达在安家岭露天煤矿边坡安全监测中的应用

为提高安家岭露天矿资源回采率，计划在北端帮组织陡帮开采作业。为加强陡帮开采期间边坡监测工作，保证边坡稳定和人员安全，安家岭露天矿引进了地基合成孔径干涉边坡雷达监测系统。通过研究地基合成孔径干涉边坡雷达原理、技术特点及系统构造，分析陡帮开采期间边坡监测数据，及时发现了边坡变形区域，结合边坡巡视情况，确定变形原因。结果表明,该地基边坡雷达实现了对露天矿边坡大范围、高精度的实时自动化监测,满足露天矿边坡监测要求。     

雷达形变监测系统在蒙东能源协调开采区的应用

雷达边坡形变监测是掌握边坡稳定状况的有效手段,对地基差分干涉雷达工作原理及雷达系统组成进行了分析;结合区域特有的工程、地质特征,选择地基差分干涉雷达形变监测系统进行边坡监测;根据监测点的累积形变数据和形变速率数据,生成形变等值线图和形变速率大小分布图,由此确定出累积形变较大区域及范围,并进一步确定出潜在滑坡区.雷达形变...     

露天矿边坡地基雷达形变监测应用研究

文中采用地基雷达技术,对露天矿边坡进行实时监测,依据滑坡变形三阶段演化模型并结合形变量和速率指标对监测数据进行分析.结果表明:通过对比边坡月度形变量,可对边坡稳定性的变化趋势进行评价;降雨是影响边坡稳定的一个重要因素;通过突变点分析和预警分析可有目标地查找出边坡形变加剧原因,采取措施对边坡进行治理可以有效缓解边坡形变.     

全局环境改正法和永久散射体法在地基合成孔径雷达大气改正中的应用

地基合成孔径雷达(GBSAR)变形监测技术,能以mm级精度获取大面积连续地表形变,在大坝、滑坡监测方面具有极为广泛的应用前景,是近年研究的热点.但GBSAR测量受大气影响严重,针对如何减弱或去除大气影响问题,该文探讨了两种主要方法,即全局环境改正法和永久散射体法,并结合某大坝的GBSAR变形监测数据进行了相应的计算与分析.初步结果表明两种方法各有局限性,对于气象条件复杂的区域来说,永久散射体法要比全局环境改正法校正精度高.     

真实孔径边坡雷达监测数据可靠性获取方法研究

为研究真实孔径边坡雷达监测数据的可靠性获取方法,分析气象站、稳定参考区校准对大气因素排除的优劣性,根据雷达的相似度云图、振幅云图排除移动车辆及树木摆动等因素的干扰,并通过位移及速度云图识别变形区域的边界,结合位移及速度曲线的圆滑度判断边坡滑坡的可能性.结果表明:通过对大气条件及车辆移动等因素的排除,以及对监测曲线的综合...     

基于PS方法的地基SAR在大坝变形监测中的应用

大坝变形监测是大坝安全监测的一项重要内容。该文详细阐述了运用基于地基SAR的IBIS-L系统测量微小形变的基本理论,简明论述了PS-In SAR技术及其优势。以湖北隔河岩大坝采集的60幅地基SAR影像作为实验研究对象,提出一种基于热信噪比、估计信噪比、相干系数、相位稳定性四个参数的PS点选取方法。运用PS法在坝体上选取了18个特征点,通过对特征点视线向位移随时间变化情况进行分析,得出坝体结构稳定的结论,通过实例验证了IBIS-L系统在大坝位移监测领域的广阔前景。     

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。     

高寒地区露采高边坡合成孔径雷达在线监测预警研究

露天矿山边坡稳定性是安全可持续开采的关键,且边坡稳定状态随着采动影响不断发生变化,采用先进实用的监测技术对大范围露天边坡稳定性进行不间断监测和实时预警对于保障矿山安全生产意义重大。本文在高寒地区的露采高边坡构建合成孔径雷达监测系统,并对露采高边坡表面位移在线监测预警研究。监测数据表明,合成孔径雷达监测预警技术相对于传统的GNSS等点监测技术具有明显的技术优势,较少受到高寒地区恶劣气候和天气条件的影响,能够实现对边坡表面位移形变的高精度面监测,并且可对边坡形变进程进行不间断持续跟踪,能够准确识别出边坡滑移的重点区域,及时发出预警信息,为高寒地区露采高边坡的安全管理提供准确的数据依据和有益的技术参考。     

IBIS-L变形监测中低质量影像的分析去除探讨

地基合成孔径雷达干涉测量技术是基于星载SAR技术,近十几年才发展起来的地面主动微波遥感探测技术,主要应用于小区域范围的变形监测。相比于传统基于点的变形监测方法,具有监测范围广、获取信息量大;非接触式远程探测;全天时、全天候连续实施监测等优点。文中结合某边坡的实验数据,对IBIS-L获取影像进行了分析,初步结果表明IBIS-L变形监测过程受环境扰动较大,获取数据中存在质量极差影像,可利用平均相干系数阈值法和振幅离差指数阈值法结合进行去除。     

黑岱沟露天煤矿边坡安全保障体系的建立

阐述了露天煤矿边坡安全的现状,介绍了以应力监测系统、GPS位移监测系统和高台阶边坡雷达监测系统为基础的露天矿边坡稳定监测体系,以及体系自身的优点和缺陷,指出了露天矿在未来生产工作中所要面临的一系列问题。论文对边坡安全做了系统的论述,为其他采用相似工艺的露天矿提供了边坡稳定的理论支持和经验借鉴。