InSAR技术在大同矿区地面沉降监测中的应用研究

发布时间：2017-06-08 19:16

  本文关键词：InSAR技术在大同矿区地面沉降监测中的应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 煤炭的开发和利用，产生了巨大的经济和社会效益，同时也给矿区的生态环境带来了一系列损害。大同煤田开发历史悠久，相伴产生的地面沉降比较严重，给矿区的可持续发展带来了极大的影响。为保证矿区经济建设顺利发展，必须对地面沉降的原因、过程、趋势以及沉陷发展的规律进行全面的监测，以便得到合理的治理。常规的测量方法尽管精度高，但成本高、采样精度低、测量时间周期长，已无法满足当今社会发展的要求。 20世纪60年代发展起来的合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)已成为测量地球表面变化极具潜力的技术，它可以大面积的采样、测量时间短，同时成本也比较低。本文针对大同矿区开采沉陷的历史和现状，选择了从1992年至2003年之间的八景基本重叠的SAR影像数据，完全包含了大同矿区，总覆盖面积约10000km~2。通过数据的干涉处理，在原有资料的背景下，提取了大同矿区十年间不同时间段的地表形变场，并结合开采沉陷的特征进行分析，得出了大同矿区的地面沉降与开采沉陷规律一致的结论。 本文所选数据在处理过程中出现了严重的退相干现象，导致了有的数据几乎不相干。结合大同矿区的实际情况，对引起退相干的空间退相干和时间退相干进行了分析，得出了一些经验：基线距的垂直分量一般为临界基线距的三分之一为最佳，如果垂直基线距偏短，干涉结果则不理想：在植被稀少、冰冻严重的地区，跨春夏季的两个像对干涉的时间退相干影响小，跨秋冬季的两个像对干涉的时间退相干影响较强。另外卫星的轨道数据的稳定性和准确性也是引发退相干的原因之一。由于受SAR图像的分辨率的限制(地面分辨率为28m×28m)和变形边界不规则的影响，所以变形区的面积有一定的误差。同时矿区变形规模较小，，数据质量不理想，干涉纹图不清晰，对下沉量的估计有偏小的趋势。 InSAR技术应用于矿区的沉陷监测实验研究中，不仅是常规沉陷监测的有益补充，而且其形变监测精度可以达到厘米级甚至毫米级，雷达影像还能够提供一个连续的三维表面，对雷达影像处理后可以生成DEM且获取的高程精度可以达米级。这些都决定了该技术会有极好的应用前景。但该技术在具体的应用中还有很多问题未得到很好的解决，它的适用性和实用价值正在通过实验研究得到证实，因此InSAR技术将是未来地面沉降监测技术发展的方向。
【关键词】：合成孔径雷达干涉 差分干涉 地面沉降 开采沉陷 监测
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TD325
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 概述10-15
• 1.1 选题意义10-11
• 1.2 利用 InSAR技术监测地面沉降的研究现状11-13
• 1.2.1 国外研究现状11-12
• 1.2.2 国内研究现状12-13
• 1.3 研究目的和主要内容13-15
• 1.3.1 研究目的13
• 1.3.2 研究内容13-15
• 第二章 开采沉陷分析15-23
• 2.1 开采沉陷盆地的形成及特征15-18
• 2.2 开采沉陷的影响因素18-19
• 2.3 矿区地面沉降危害19-20
• 2.4 常规地面沉降监测方法及其优缺点20-23
• 2.4.1 基岩标、分层标测量20
• 2.4.2 大地测量控制网20-21
• 2.4.3 水准测量21
• 2.4.4 全球定位系统(GPS)21
• 2.4.5 常规地面沉降监测的缺陷21-23
• 第三章 INSAR技术及其原理论述23-35
• 3.1 SAR概述23-25
• 3.2 合成孔径原理25-26
• 3.3 雷达干涉技术原理26-29
• 3.4 雷达差分干涉技术原理29-32
• 3.5 干涉相干32-35
• 3.5.1 干涉相干定义32
• 3.5.2 去相干源分析32-35
• 第四章 INSAR技术应用分析35-59
• 4.1 研究区概况35-39
• 4.1.1 研究区区域位置及自然地理条件35-37
• 4.1.2 研究区煤田地质与水文地质条件37-38
• 4.1.3 研究区矿产资源及开采沉陷情况38-39
• 4.2 SAR数据特征39-42
• 4.2.1 SAR数据选取决策39-42
• 4.2.2 SAR数据描述42
• 4.3 InSAR干涉处理与相干性分析42-49
• 4.3.1 InSAR干涉处理流程42-44
• 4.3.2 InSAR干涉处理结果44-45
• 4.3.3 InSAR干涉退相干分析45-48
• 4.3.4 InSAR相干性总结48-49
• 4.4 D-InSAR形变场分析49-59
• 4.4.1 D-InSAR处理流程50
• 4.4.2 D-InSAR形变场分析50-56
• 4.4.3 D-InSAR形变结果及误差估计56-59
• 第五章 结论和建议59-62
• 5.1 结论59
• 5.2 建议59-62
• 参考文献62-65
• 致谢65-66
• 攻读硕士期间发表的论文66

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 张庆涛;刘伟东;吴华为;王宏宇;;InSAR技术在陕西省地理国(省)情地表沉降监测中的应用研究[J];测绘标准化;2012年02期

2 张东辉;赵英俊;薛东剑;崔欣;张川;;3“S”技术在单体滑坡风险评估中的应用[J];地球与环境;2011年01期

3 张明媚;李军;薛永安;;基于3S技术的大同市南郊区采煤地质灾害监测[J];煤矿安全;2012年09期

4 张东辉;赵英俊;薛东剑;谢世文;赵宁博;;采用空间信息技术建立东河口滑坡风险评估模型[J];陕西师范大学学报(自然科学版);2011年03期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 何原荣;矿区环境高分辨率遥感监测及其信息资源开发利用的方法与应用研究[D];中南大学;2011年

2 张学东;工矿区地表沉陷D-InSAR监测模式与关键技术研究[D];中国矿业大学(北京);2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 王珊珊;矿区开采沉陷时空分析研究与应用[D];山东科技大学;2011年

2 杨清;海州露天矿地质灾害隐患监测研究[D];辽宁工程技术大学;2012年

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本文编号：433528