本文關(guān)鍵詞：礦區(qū)地表沉降的SBAS監(jiān)測及沉降預(yù)測

  更多相關(guān)文章： D-InSAR 沉降監(jiān)測 小基線集 粒子群優(yōu)化支持向量機(jī) 預(yù)測

【摘要】：煤炭一直是我國人民生活和經(jīng)濟(jì)發(fā)展所依賴的最主要能源,其在我國生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)中所占的比重一直維持在70%左右。國家對煤炭資源的過度依賴也造成一些不可避免的問題,比如煤炭開采造成的地表沉降,嚴(yán)重的可能引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害,所以對礦區(qū)沉降的監(jiān)測與預(yù)防一直是國家急需解決的問題,也成了當(dāng)下研究的重點。對于礦區(qū)的沉降監(jiān)測,我國目前采用的監(jiān)測手段主要以水準(zhǔn)測量等一些傳統(tǒng)技術(shù)為主,GPS測量技術(shù)也常被使用對礦區(qū)進(jìn)行監(jiān)測。這些常規(guī)技術(shù)存在一些缺陷,效率低,受天氣影響嚴(yán)重,花費(fèi)大量的人力物力還具有一定危險性。最主要的是傳統(tǒng)監(jiān)測手段只能獲取離散點的形變量,而且監(jiān)測結(jié)果單一,對研究沉降區(qū)域的沉降機(jī)理意義不大。合成孔徑雷達(dá)差分干涉測量(D-InSAR)技術(shù)是在合成孔徑干涉雷達(dá)技術(shù)(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種主動式微波遙感技術(shù),D-InSAR技術(shù)監(jiān)測精度高,覆蓋區(qū)域廣,具備全天候、全天時工作能力等特點,現(xiàn)如今已成為空間對地觀測領(lǐng)域研究的重點。D-InSAR技術(shù)的優(yōu)勢傳統(tǒng)監(jiān)測手段無法比擬,但缺陷也很明顯。使用數(shù)據(jù)少只能獲得單一的沉降數(shù)據(jù),而且受失相干問題影響嚴(yán)重,針對這些缺點本文采用一種D-InSAR技術(shù)的高級方法,小基線集(Small Baseline Set,SBAS)技術(shù)。SBAS技術(shù)能夠有效克服空間和時間失相干的影響并能獲得該地區(qū)的時間沉降序列。獲得的結(jié)果利用改進(jìn)的支持向量機(jī)模型進(jìn)行預(yù)測,并對下階段沉降做出預(yù)測。本文首先介紹了D-InSAR技術(shù)研究背景、意義以及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,接著介紹了D-InSAR技術(shù)的基本原理以及實現(xiàn)方法。實驗是論文的主題,本文以江西省某煤礦為例,選取覆蓋試驗區(qū)的雷達(dá)影像進(jìn)行二軌差分處理,選取不同精度的數(shù)字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)模擬地形相位,并將獲得監(jiān)測結(jié)果與水準(zhǔn)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,目的是論證D-InSAR技術(shù)用于礦區(qū)地表沉降的可行性,并探討DEM精度對D-InSAR技術(shù)監(jiān)測結(jié)果的影響。針對D-InSAR限制因素采用SBAS技術(shù),選取7景覆蓋試驗區(qū)的雷達(dá)影像根據(jù)時間和空間基線不能過長的原則分成若干個子集,每個子集選定固定影像作為主影像。利用二軌差分技術(shù)得到干涉對,通過對這些干涉對進(jìn)行處理得到該區(qū)域的時間沉降序列。最后選取612工作面中的四個像元的累積沉降量作為訓(xùn)練樣本,使用粒子群優(yōu)化支持向量機(jī)模型進(jìn)行擬合與預(yù)測。利用預(yù)測值制成時間監(jiān)測曲線,為礦區(qū)風(fēng)險評估以及礦區(qū)開采可持續(xù)化提供理論支持。
【關(guān)鍵詞】：D-InSAR 沉降監(jiān)測 小基線集 粒子群優(yōu)化支持向量機(jī) 預(yù)測
【學(xué)位授予單位】：東華理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD325.4;P642.26
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 1 緒論12-18
• 1.1 研究背景與意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.1 地表沉降研究方法13-14
• 1.2.2 D-InSAR技術(shù)的發(fā)展14-15
• 1.2.3 D-InSAR技術(shù)在礦區(qū)沉降監(jiān)測的應(yīng)用研究15
• 1.3 研究目的與論文結(jié)構(gòu)15-18
• 1.3.1 研究目的15-16
• 1.3.2 論文結(jié)構(gòu)16-18
• 2 InSAR技術(shù)的基本理論18-32
• 2.1 InSAR技術(shù)基本原理18-21
• 2.1.1 InSAR技術(shù)基本原理18-21
• 2.1.2 InSAR對地形起伏的靈敏度21
• 2.2 D-InSAR技術(shù)基本原理21-24
• 2.2.1 D-InSAR技術(shù)主要方法21-22
• 2.2.2 D-InSAR技術(shù)地表形變監(jiān)測的基本原理22-24
• 2.3 D-InSAR形變監(jiān)測精度的主要影響因素24-28
• 2.3.1 失相干因素24-26
• 2.3.2 誤差因素26
• 2.3.3 引入外部DEM精度對二軌差分的影響26-28
• 2.4 SBAS技術(shù)基本原理28-30
• 2.4.1 最小二乘原理28-29
• 2.4.2 奇異值分解29
• 2.4.3 獲取時間序列形變速率以及累積沉降量29-30
• 2.5 本章小結(jié)30-32
• 3 D-InSAR技術(shù)的具體實現(xiàn)過程及實例數(shù)據(jù)分析32-50
• 3.1 實驗數(shù)據(jù)與處理軟件32-34
• 3.1.1 ALOS-PALSAR衛(wèi)星數(shù)據(jù)介紹32-33
• 3.1.2 SRTM DEM33-34
• 3.1.3 處理軟件介紹34
• 3.2 D-InSAR二軌差分技術(shù)的處理流程34-39
• 3.3 實例數(shù)據(jù)分析39-44
• 3.3.1 干涉對的選擇39-42
• 3.3.2 差分干涉圖的生成及濾波42-43
• 3.3.3 相位解纏以及沉降圖的生成43-44
• 3.4 監(jiān)測結(jié)果論證與分析44-48
• 3.5 本章小結(jié)48-50
• 4 SBAS技術(shù)監(jiān)測礦區(qū)地表沉降50-62
• 4.1 研究區(qū)域概況50-51
• 4.1.1 自然地理條件50
• 4.1.2 氣候水文介紹50-51
• 4.1.3 地質(zhì)構(gòu)造基礎(chǔ)51
• 4.2 小基線集（SBAS）技術(shù)的處理流程51-56
• 4.2.1 數(shù)據(jù)選擇51-52
• 4.2.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理52-54
• 4.2.3 高相干點的選擇54
• 4.2.4 時間序列沉降圖的生成54-56
• 4.3 結(jié)果分析56-61
• 4.4 本章小結(jié)61-62
• 5 基于SBAS技術(shù)粒子群優(yōu)化支持向量機(jī)礦區(qū)沉降預(yù)測62-76
• 5.1 采空區(qū)上覆巖體形變的基本特征62-63
• 5.2 粒子群優(yōu)化支持向量機(jī)原理介紹63-66
• 5.2.1 支持向量機(jī)63-64
• 5.2.2 粒子群優(yōu)化算法64-65
• 5.2.3 粒子群優(yōu)化支持向量機(jī)建模步驟65-66
• 5.3 實例分析66-75
• 5.3.1 支持向量機(jī)（SVM）模型擬合實驗67-68
• 5.3.2 粒子群優(yōu)化支持向量機(jī)（PSO-SVM）模型擬合實驗68-69
• 5.3.4 擬合精度檢驗69-70
• 5.3.5 PSO-SVM模型預(yù)測70-75
• 5.4 本章小結(jié)75-76
• 6 結(jié)論與展望76-78
• 6.1 結(jié)論76
• 6.2 展望76-78
• 參考文獻(xiàn)78-84
• 致謝84

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本文編號：1056375