基于时序InSAR的龙首矿区形变监测研究
发布时间：2020-08-22 12:55
【摘要】：金川龙首矿由于矿区开采强度高、埋藏深、岩体碎,矿区地表变形、破坏严重。现阶段对龙首矿区的形变监测主要利用布设GPS测网与水准测量相结合,但存在着监测点易损坏、费工、费时、费力的缺点,且监测周期为2次/年,时效性也较为不足。合成孔径干涉测量技术(InSAR)能够较好地解决上述问题,但InSAR技术在提高监测效率和精度的同时,会出现南北向位移量求解精度低的问题。针对上述问题,本文进行了相应研究,并得到如下认识:(1)利用ALOS 1数据进行SBAS-InSAR处理,获取龙首矿区2009年-2011年的视线向的形变量。同时将收集得到的2009年-2011年部分的GPS观测点内插得到与ALOS 1相同的形变区域,以赫尔默特方差算法建立SAR监测数据与GPS数据的融合模型,获取融合ALOS-GPS数据的三维形变监测。通过与GPS数据进行验证,南北向、东西向和垂直向的均方根误差分别为:1.39、1.38和1.96,显示出较高的监测精度。其中,获得的矿区垂直向形变范围为-239.243～109.414mm/year。从位移图上看,两侧边坡有向中部矿坑形变的趋势,并且矿坑北部边坡底部位置存在微弱的隆升。(2)利用3个条带(128、33和135条带)的Sentinel数据,求得了龙首矿2015年-2016年的视线向形变,通过提取卫星成像方位角和侧视角,利用三参数方程求取矿区三维形变。为了进一步提高数据的求解精度,引入附有先验条件的平差理论进行三维形变量的间接求解,最终获取龙首矿区的三维形变,并利用均方差理论进行了精度对比分析,结果显示基于先验知识的间接方法求得的三维形变量精度优于直接法求解,南北向精度提升最高。通过与GPS测点进行精度评价,发现直接法求得均方根误差8.6042,间接法达到了 4.825,求得的三维形变南北向、东西向和垂直向的形变范围分别为:-41.429～194.373 mm/year,-295.511～100.374mm/year 和-208.585～64.435 mm/year,整个矿区形变特征并没有根本改变。(3)利用成像质量较好的Sentinel33数据,共42景,基于SBAS-InSAR算法获取了 2014年-2017年龙首矿区的形变序列数据,求取垂直向的位移并进行形变特征分析。监测结果显示,露斜口、新1号井沉降变化呈现出与时间一致的线性变化,采矿井则有微弱的波动,与时间相关性较差;选取垂直行线、34行线、16行线和2行线进行切剖面分析,结果显示,在1775.52m至3240m出现一个较大的沉陷区,沉陷中心累积沉陷量达到了 174mm;最后通过对沉降区域进行面分析,获得了矿区的整体沉降趋势。(4)对龙首矿的沉降因素分析表明,采动作用是造成矿区沉陷的主因。一方面构造起到了控制性作用,特别是F1和F8断层;另一方面岩体的物质组成和节理裂隙发育情况是造成沉降差异的又一因素,伴随着沉降活动的进行,东西部边坡沉降差异性逐渐较小的趋势。
【学位授予单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD326
【图文】：
图１－１论文技术路线图逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ邋ｒｏａｄｍａｐ邋ｏｆ邋ｐａｐｅｒ逡逑
雷达是主动微波传感器，通过不间断地向地面发送脉冲电磁波，经过地面逡逑物体的吸收、反射以及散射作用，接收返回的电磁波信号，滤波器经过过滤、记逡逑录以信号放大的形式显示出来［４２］。具体成像示意图见图２－１。逡逑图２－１雷达成像示意图逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｒａｄａｒ邋ｉｍａｇｉｎｇ逡逑２．１．１图像特征逡逑不同于接收到的光学影像，雷达影像由两部分组成：反映地物后向散射特逡逑性的强度信息，以亮度的形式表现出来；反映与地物之间的距离，以相位的变逡逑化即时间域延迟的形式显示出来。综上，雷达接收到的信号包含了强度信息和逡逑相位信息，雷达信号可以复数的形式表示如式２－１：逡逑｜＾｜ｅ＾邋＝邋Ａｅｉ（Ｐ逦（２－１）逡逑式中｜ｕ｜为信号的幅度，Ａ为幅度值，ｐ为相位。逡逑９逡逑
＾１歐逡逑，邋．．邋＇邋＼邋＞逡逑图２－３侧视成像效果图逡逑Ｆｉｇ．邋２－３邋Ｓｉｄｅ－ｖｉｅｗ邋ｉｍａｇｉｎｇ邋ｅｆｆｅｃｔｓ逡逑从图２－３中可以看出，与水平地面相比，随着地形坡度的增加，局部入射角逡逑X棿螅本嘞蛏系燃渚嗤窠鼙硐殖龈嗟匚铮簿褪切本嘞蚍直媛试龃螅义险庵中вΤ莆甘樱砺凵辖驳本植咳肷浣堑扔诶状锊嗍咏鞘保本嘞蚍直媛叔义希保板义
本文编号：2800710
【学位授予单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD326
【图文】：
图１－１论文技术路线图逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ邋ｒｏａｄｍａｐ邋ｏｆ邋ｐａｐｅｒ逡逑
雷达是主动微波传感器，通过不间断地向地面发送脉冲电磁波，经过地面逡逑物体的吸收、反射以及散射作用，接收返回的电磁波信号，滤波器经过过滤、记逡逑录以信号放大的形式显示出来［４２］。具体成像示意图见图２－１。逡逑图２－１雷达成像示意图逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｒａｄａｒ邋ｉｍａｇｉｎｇ逡逑２．１．１图像特征逡逑不同于接收到的光学影像，雷达影像由两部分组成：反映地物后向散射特逡逑性的强度信息，以亮度的形式表现出来；反映与地物之间的距离，以相位的变逡逑化即时间域延迟的形式显示出来。综上，雷达接收到的信号包含了强度信息和逡逑相位信息，雷达信号可以复数的形式表示如式２－１：逡逑｜＾｜ｅ＾邋＝邋Ａｅｉ（Ｐ逦（２－１）逡逑式中｜ｕ｜为信号的幅度，Ａ为幅度值，ｐ为相位。逡逑９逡逑
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