基于InSAR的淄博地区地面沉降监测研究

发布时间：2020-10-09 21:03

　　淄博市矿产资源丰富,煤、铁、铝等资源的开采造成地下采空区,容易诱发采空区塌陷。目前,地面沉降已成为淄博市主要的地质灾害之一,影响人们的生产、生活安全,因此,对淄博市进行地面沉降监测,确定主要的沉降区、沉降水平和沉降范围,找出地面沉降产生的原因,对于淄博市地面沉降防治工作的开展和保障城市公共安全是非常必要的。本文利用2007年10月3日至2011年2月26日的25景ALOS PALSAR SLC数据,应用D-InSAR技术、PS-InSAR技术和SBAS-InSAR技术对淄博市进行地面沉降监测研究。首先应用D-InSAR技术监测了张店区和周村区6个不同时间段内的地面沉降,对两个区县的地面沉降水平进行定性分析;然后运用PS-InSAR技术和SBAS-InSAR技术监测淄博地区的连续地面垂直形变场,对整个研究区的地面沉降水平进行定量分析。通过D-InSAR技术对张店区和周村区地面形变场提取的结果可以发现,张店区的东部和南部区域以及周村区的中部和南部区域沉降较大,通过与实地情况的对比分析,初步判断沉降的发生与矿产资源的开采有关。通过PS-InSAR技术和SBAS-InSAR技术对淄博市地面沉降的监测结果可知,两种方法的监测结果具有很好的一致性,在研究区内地面沉降现象普遍存在,且具有明显的空间分布特征;研究区内85.3%左右的区域沉降速率在10mm/yr以内,重点沉降区域有4处,占地324.315km~2,主要分布在张店区东北和西南部、周村区南部、博山区北部、淄川区中部和西北部等区域,占研究区总面积的14.7%。通过横纵断面分析、克里金插值和等值线分析,发现在4个重点沉降区内存在多个沉降中心,各地的沉降水平沿沉降中心向外逐渐降低。通过时间序列分析发现,在2007年10月3日-2011年2月26日期间淄博地区最大沉降点位于淄川区西北部矿区,沉降速率可达182mm/yr,沉降量为584mm。PS-InSAR和SBAS-InSAR在城市区域都能获取较好的监测结果,但在海拔较高、地面起伏较大的山区提取到的PS点较少。将两种方法得到的监测结果与同期的SDCORS监测结果进行对比分析,证明本实验的监测精度为毫米级。实验将D-InSAR技术、PS-InSAR技术和SBAS-InSAR技术有机结合,对淄博市的地面沉降情况进行定性分析和定量分析,既能获取淄博市的线性形变场,也能获取淄博市的非线性形变场,获取了更加完善的地面沉降监测结果。通过实地踏勘和与淄博市矿山地质环境影响分布图的对比分析,发现沉降区的分布与淄博市的矿区分布较为一致,且处于采空塌陷易发区,说明淄博市的地面沉降主要是由矿产资源开采造成的。本文研究了淄博市地面沉降的空间分布特征、沉降区演变和地面沉降形成因素,能够为淄博市地面沉降防治和矿区地质灾害治理提供一定的参考。
【学位单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：P642.26
【部分图文】：

地貌图,淄博市,略图,地貌

淄博市地貌略图

雷达,成像,雷达遥感,雷达波束

雷达侧视成像图

示意图,几何特征,示意图,斜距

这些几何特征示意图如图2.4 所示。（1）透视收缩透视收缩是 SAR 影像中面向雷达倾斜的地物特征出现压缩的现象，当雷达视角小于地面坡度，雷达波束照射到位于天线同一侧的斜面时，波束到达顶部的斜距和到达底部的斜距差小于实际地面距离，造成 SAR 影像上的斜面长度被缩短了，这种现象被称为“透视收缩”。（2）顶底倒置顶底倒置是透视收缩的一种极端现象，当波束到达斜面顶部的斜距比到达底部的斜距更短时，SAR 影像上顶部与底部是颠倒显示的，即从底部返回的信号先于顶部的信号在地距投影上显示。入射角越小，出现顶底倒置的几率越高，SAR 影像顶底倒置多是近距离现象，只发生在正对拍摄方向的向坡，背坡不会产生顶底位移现象。（3）阴影雷达成像是侧视的，发射的电磁波沿直线传播，因此，高的物体会阻挡雷达发射

【参考文献】