SAR/InSAR技术用于矿区探测与形变监测研究
发布时间：2022-10-09 13:35
矿产等资源的大规模开采,满足国家经济建设需要,为社会带来巨大经济效益的同时,也会引起矿区各种地质灾害的发生,造成矿区生态环境的破坏,反过来阻碍了社会和经济的发展。对矿区地表形变进行全面的周期动态监测,获取地表开采沉陷、边坡位移等形变的动态演化过程,掌握其发生发展规律,能够为矿区安全开采以及环境破坏区域综合治理提供科学依据。目前,具有全天候、全天时、高精度和大覆盖面等优势的合成孔径雷达干涉（Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR）测量技术已广泛应用于矿山开采沉陷监测及矿山开采区域的大范围探测,并取得了一系列的研究成果。尽管如此,国内部分矿区沉陷区存在形变量级大、时间上非线性、空间上不连续,以及覆盖范围小等特点[51],基于相位的各类InSAR技术面临着诸多难题,最主要的是无法突破可监测形变梯度的难关,难以准确获取沉陷中心大部分区域的形变量。偏移量跟踪技术的提出,解决了形变梯度的问题,但是监测精度受到限制,且目前应用于矿山开采沉陷监测的偏移量跟踪技术的精度还没有得实测数据的验证。另一方面大范围煤矿开采区域的探测主要针对井工煤矿,或者说探...
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章绪论
1.1 选题背景
1.2 InSAR/SAR技术应用于煤矿开采沉陷监测研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 研究意义及目的
1.4 主要研究内容及文章结构安排
第二章 InSAR基本原理及误差分析
2.1 引言
2.2 InSAR基本原理
2.3 合成孔径雷达差分干涉测量
2.3.1 基本原理
2.3.2 二轨差分干涉测量数据处理流程
2.4 时序InSAR技术
2.4.1 最小二乘法
2.4.2 永久散射体法
2.4.3 小基线集法（SBAS）
2.4.4 干涉点目标分析技术（IPTA）
2.5 InSAR形变测量的主要误差分析
2.5.1 SAR信号与干涉相位统计分析
2.5.2 失相干误差
2.5.3 轨道误差及基线误差
2.5.4 大气效应的影响
2.5.5 DEM误差
2.5.6 相位解缠误差
2.5.7 地理编码误差
第三章 矿山开采区域的大范围探测
3.1 数据介绍及研究区域概况
3.1.1 SAR数据介绍
3.1.2 研究区域自然环境
3.1.3 研究区域内煤矿开采现状
3.1.4 煤矿开采带来影响
3.2 几种InSAR/SAR技术方法分析
3.2.1 D-InSAR技术探测
3.2.2 SAR强度变化检测技术
3.2.3 伪相干图探测定位技术
3.2.4 三种方法大范围探测结果分析
3.3 本章小结
第四章 基于SAR多种信息的矿区开采沉陷模拟监测研究
4.1 CR识别技术及偏移量跟踪技术
4.1.1 CR识别技术原理
4.1.2 偏移量跟踪技术
4.2 基于概率积分的煤矿开采沉陷形变场的SAR影像模拟
4.2.1 模拟数据介绍及实验设计
4.2.2 概率积分开采沉陷预计模型及形变场模拟
4.2.3 坐标系的转换
4.2.4 形变强度偏移量模拟
4.2.5 形变相位模拟
4.2.6 CR强度模拟
4.2.7 模拟CR与SAR影像的叠加
4.3 模拟实验及结果分析
4.3.1 基于相位的形变检测结果及分析
4.3.2 基于影像强度偏移量的检测结果及分析
4.3.3 CR偏移量检测结果分析
4.4 本章小结
第五章 太原西山煤矿古交矿区某开采工作面实例分析
5.1 试验区域简介
5.1.1 研究区域概况
5.1.2 实验数据
5.2 基于相位的InSAR技术监测结果及分析
5.2.1 SBAS技术监测结果
5.2.2 多基线D-InSAR相位叠加技术监测结果
5.2.3 IPTA技术监测结果
5.2.4 基于相位的监测结果分析
5.3 基于SAR影像强度偏移量时序监测技术、结果及分析
5.3.1 时序强度偏移量跟踪技术流程
5.3.2 试验区域强度偏移量监测结果
5.3.3 监测结果分析
5.4 CR点识别的时序解算及结果分析
5.5 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]PS-DInSAR技术在山区重复采动地表沉陷监测中的应用（英文）[J]. 刘振国,卞正富,雷少刚,刘东烈,Andrew SOWTER. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014(10)
[2]基于时间序列的InSAR相干性量级估计[J]. 蒋弥,丁晓利,李志伟,汪驰升,朱武,柯灵红. 地球物理学报. 2013(03)
[3]塌陷 山西煤矿采空区现状直击[J]. 卢广,牧辰. 新商务周刊. 2012(02)
[4]轨道误差对InSAR数据处理的影响[J]. 杨红磊,彭军还,张丁轩,李淑慧. 测绘科学技术学报. 2012(02)
[5]利用InSAR技术监测矿区地表形变[J]. 朱建军,邢学敏,胡俊,李志伟. 中国有色金属学报. 2011(10)
[6]基于InSAR的西安地面沉降与地裂缝发育特征研究[J]. 赵超英,张勤,丁晓利,彭建兵,杨成生. 工程地质学报. 2009(03)
[7]基于差分雷达干涉测量的矿区地面沉降监测研究[J]. 董玉森,Ge Linlin,Chang Hsingchun,张志. 武汉大学学报(信息科学版). 2007(10)
[8]基于傅里叶变换的遥感图像配准[J]. 刘汉洲,郭宝龙,冯宗哲. 光电子·激光. 2006(11)
[9]合成孔径雷达干涉测量与全球定位系统数据融合监测矿区地表沉降的可行性分析[J]. 刘国林,张连蓬,成枢,江涛. 测绘通报. 2005(11)
[10]工矿区地表沉陷D-InSAR监测试验研究[J]. 吴立新,高均海,葛大庆,廖明生. 东北大学学报. 2005(08)
博士论文
[1]构造形变监测中人工角反射器的RCS模拟[D]. 赵俊娟.上海大学 2012
[2]差分干涉雷达测量技术中水汽延迟改正方法研究[D]. 杨成生.长安大学 2011
[3]差分干涉雷达技术用于不连续形变的监测研究[D]. 赵超英.长安大学 2009
[4]星载SAR及InSAR技术在地球科学中的应用研究[D]. 陈艳玲.中国科学院研究生院（上海天文台） 2007
硕士论文
[1]基于多源SAR数据的时间序列InSAR地表形变监测研究[D]. 刘媛媛.长安大学 2014
[2]基于时序InSAR技术的山区煤矿开采沉陷监测研究[D]. 张鹏飞.中国矿业大学 2014
[3]矿区开采沉陷大量级形变监测与反演分析[D]. 刘一霖.长安大学 2013
[4]基于TerraSAR-X影像的InSAR地表高程重建及区域形变监测关键技术研究[D]. 曲菲霏.长安大学 2012
[5]InSAR技术用于矿区大量级塌陷监测研究[D]. 王亚男.长安大学 2011
[6]SAR图像配准以及变化检测的研究[D]. 丁亚兰.电子科技大学 2010
[7]神东矿区开发与保护地下水资源研究[D]. 田瑞云.辽宁工程技术大学 2002
本文编号：3688730
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章绪论
1.1 选题背景
1.2 InSAR/SAR技术应用于煤矿开采沉陷监测研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 研究意义及目的
1.4 主要研究内容及文章结构安排
第二章 InSAR基本原理及误差分析
2.1 引言
2.2 InSAR基本原理
2.3 合成孔径雷达差分干涉测量
2.3.1 基本原理
2.3.2 二轨差分干涉测量数据处理流程
2.4 时序InSAR技术
2.4.1 最小二乘法
2.4.2 永久散射体法
2.4.3 小基线集法（SBAS）
2.4.4 干涉点目标分析技术（IPTA）
2.5 InSAR形变测量的主要误差分析
2.5.1 SAR信号与干涉相位统计分析
2.5.2 失相干误差
2.5.3 轨道误差及基线误差
2.5.4 大气效应的影响
2.5.5 DEM误差
2.5.6 相位解缠误差
2.5.7 地理编码误差
第三章 矿山开采区域的大范围探测
3.1 数据介绍及研究区域概况
3.1.1 SAR数据介绍
3.1.2 研究区域自然环境
3.1.3 研究区域内煤矿开采现状
3.1.4 煤矿开采带来影响
3.2 几种InSAR/SAR技术方法分析
3.2.1 D-InSAR技术探测
3.2.2 SAR强度变化检测技术
3.2.3 伪相干图探测定位技术
3.2.4 三种方法大范围探测结果分析
3.3 本章小结
第四章 基于SAR多种信息的矿区开采沉陷模拟监测研究
4.1 CR识别技术及偏移量跟踪技术
4.1.1 CR识别技术原理
4.1.2 偏移量跟踪技术
4.2 基于概率积分的煤矿开采沉陷形变场的SAR影像模拟
4.2.1 模拟数据介绍及实验设计
4.2.2 概率积分开采沉陷预计模型及形变场模拟
4.2.3 坐标系的转换
4.2.4 形变强度偏移量模拟
4.2.5 形变相位模拟
4.2.6 CR强度模拟
4.2.7 模拟CR与SAR影像的叠加
4.3 模拟实验及结果分析
4.3.1 基于相位的形变检测结果及分析
4.3.2 基于影像强度偏移量的检测结果及分析
4.3.3 CR偏移量检测结果分析
4.4 本章小结
第五章 太原西山煤矿古交矿区某开采工作面实例分析
5.1 试验区域简介
5.1.1 研究区域概况
5.1.2 实验数据
5.2 基于相位的InSAR技术监测结果及分析
5.2.1 SBAS技术监测结果
5.2.2 多基线D-InSAR相位叠加技术监测结果
5.2.3 IPTA技术监测结果
5.2.4 基于相位的监测结果分析
5.3 基于SAR影像强度偏移量时序监测技术、结果及分析
5.3.1 时序强度偏移量跟踪技术流程
5.3.2 试验区域强度偏移量监测结果
5.3.3 监测结果分析
5.4 CR点识别的时序解算及结果分析
5.5 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]PS-DInSAR技术在山区重复采动地表沉陷监测中的应用（英文）[J]. 刘振国,卞正富,雷少刚,刘东烈,Andrew SOWTER. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014(10)
[2]基于时间序列的InSAR相干性量级估计[J]. 蒋弥,丁晓利,李志伟,汪驰升,朱武,柯灵红. 地球物理学报. 2013(03)
[3]塌陷 山西煤矿采空区现状直击[J]. 卢广,牧辰. 新商务周刊. 2012(02)
[4]轨道误差对InSAR数据处理的影响[J]. 杨红磊,彭军还,张丁轩,李淑慧. 测绘科学技术学报. 2012(02)
[5]利用InSAR技术监测矿区地表形变[J]. 朱建军,邢学敏,胡俊,李志伟. 中国有色金属学报. 2011(10)
[6]基于InSAR的西安地面沉降与地裂缝发育特征研究[J]. 赵超英,张勤,丁晓利,彭建兵,杨成生. 工程地质学报. 2009(03)
[7]基于差分雷达干涉测量的矿区地面沉降监测研究[J]. 董玉森,Ge Linlin,Chang Hsingchun,张志. 武汉大学学报(信息科学版). 2007(10)
[8]基于傅里叶变换的遥感图像配准[J]. 刘汉洲,郭宝龙,冯宗哲. 光电子·激光. 2006(11)
[9]合成孔径雷达干涉测量与全球定位系统数据融合监测矿区地表沉降的可行性分析[J]. 刘国林,张连蓬,成枢,江涛. 测绘通报. 2005(11)
[10]工矿区地表沉陷D-InSAR监测试验研究[J]. 吴立新,高均海,葛大庆,廖明生. 东北大学学报. 2005(08)
博士论文
[1]构造形变监测中人工角反射器的RCS模拟[D]. 赵俊娟.上海大学 2012
[2]差分干涉雷达测量技术中水汽延迟改正方法研究[D]. 杨成生.长安大学 2011
[3]差分干涉雷达技术用于不连续形变的监测研究[D]. 赵超英.长安大学 2009
[4]星载SAR及InSAR技术在地球科学中的应用研究[D]. 陈艳玲.中国科学院研究生院（上海天文台） 2007
硕士论文
[1]基于多源SAR数据的时间序列InSAR地表形变监测研究[D]. 刘媛媛.长安大学 2014
[2]基于时序InSAR技术的山区煤矿开采沉陷监测研究[D]. 张鹏飞.中国矿业大学 2014
[3]矿区开采沉陷大量级形变监测与反演分析[D]. 刘一霖.长安大学 2013
[4]基于TerraSAR-X影像的InSAR地表高程重建及区域形变监测关键技术研究[D]. 曲菲霏.长安大学 2012
[5]InSAR技术用于矿区大量级塌陷监测研究[D]. 王亚男.长安大学 2011
[6]SAR图像配准以及变化检测的研究[D]. 丁亚兰.电子科技大学 2010
[7]神东矿区开发与保护地下水资源研究[D]. 田瑞云.辽宁工程技术大学 2002
本文编号：3688730
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