本文關(guān)鍵詞：基于InSAR技術(shù)的礦區(qū)地表沉降監(jiān)測及預(yù)測　出處：《東華理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：在煤礦開采過程中會造成各種環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害,例如地表塌陷、產(chǎn)生裂縫以及山體滑坡等,不僅危及人身財產(chǎn)安全,還會對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞,產(chǎn)生社會恐慌等不良影響,限制了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。煤礦開采區(qū)發(fā)生的沉降,可能緩慢發(fā)生,也可能發(fā)展快速,為了保證安全生產(chǎn),就得通過一定的技術(shù)方法來監(jiān)測沉降。有一種方法即合成孔徑雷達(dá)差分干涉測量技術(shù)簡稱D-InSAR在近年來發(fā)展迅速,已被證明是一種監(jiān)測地面形變十分有效率的方法,能夠得到試驗區(qū)短時間間隔內(nèi)在空間上連續(xù)的地面形變相關(guān)信息,測量精度更可達(dá)到毫米級。國內(nèi)外研究者開展了很多利用D-InSAR技術(shù)監(jiān)測礦區(qū)地表沉降的相關(guān)研究:2009年,Hanssen R等人使用該技術(shù)手段對位于波蘭地區(qū)的Wieliczka鹽礦開采區(qū)進(jìn)行地表沉降研究,最終得到了該區(qū)域的地表形變場數(shù)據(jù);2012年,在位于美國西部的猶他州Book Cliffs煤礦區(qū)域,James Donovan等人使用D-InSAR方法進(jìn)行了相關(guān)研究,得到該試驗區(qū)域的三維地表形變圖;國內(nèi)研究者任小沖等根據(jù)ALOS衛(wèi)星獲取的青藏高原凍土區(qū)域影像數(shù)據(jù),結(jié)合D-InSAR技術(shù)得到了該地區(qū)的形變圖。因為時空失相干及大氣效應(yīng)等因素會影響到D-InSAR的監(jiān)測結(jié)果,為了能夠有效解決這些影響,近年來又發(fā)展出永久散射體(PS)、小基線集(SBAS)、最小二乘(LS)等基于時間序列的形變分析方法,對于監(jiān)測較長時間內(nèi)大范圍的地表的緩慢形變這些方法非常有效,能較快速分析試驗區(qū)域的演化規(guī)律以及沉降發(fā)展情況。相較于以往的研究多集中在相干性好的平坦地區(qū),本文選擇的試驗區(qū)位于江西省的西部,屬丘陵地勢,深山密林,植被豐茂,受季節(jié)性影響,對于D-InSAR的研究具有一定的地域針對性,可實(shí)現(xiàn)一定的研究價值。本文以江西省豐城某煤礦區(qū)為例,利用D-InSAR技術(shù)和小基線技術(shù)(SBAS,Small Baseline Subset)對地表沉降監(jiān)測的理論和方法進(jìn)行了探討;基于半?yún)?shù)灰色模型,利用補(bǔ)償最小二乘準(zhǔn)則下的GM(1,1)模型結(jié)合D-InSAR技術(shù)監(jiān)測數(shù)據(jù)模擬計算了煤礦區(qū)地表沉降機(jī)理。主要研究內(nèi)容包括:(1)敘述了D-InSAR技術(shù)的基本理論與實(shí)現(xiàn)方法,討論了D-InSAR技術(shù)的誤差來源。(2)根據(jù)獲取的PALSAR雷達(dá)影像數(shù)據(jù),基于瑞士GAMMA公司開發(fā)的D-InSAR技術(shù)處理軟件—GAMMA軟件,詳細(xì)介紹了“二軌”差分法數(shù)據(jù)處理流程和相關(guān)命令,并針對二軌差分方法平地相位去除算法對精度的影響,分別討論了不同算法帶來的誤差源。利用長波段PALSAR雷達(dá)影像數(shù)據(jù),結(jié)合“二軌”差分法得到礦區(qū)地表形變場,并且使用水準(zhǔn)數(shù)據(jù)來驗證D-InSAR技術(shù)的監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。(3)為了解決常規(guī)D-InSAR技術(shù)中時間分辨率差和高程(DEM,Digital Elevation Model)誤差帶來的問題,利用高級D-InSAR技術(shù)—小基線集(SBAS)技術(shù)得到實(shí)驗礦區(qū)地表的時間序列沉降圖以及累積形變量。(4)基于半?yún)?shù)灰色模型,分別利用GM(1,1)和半?yún)?shù)GM(1,1)兩種模型結(jié)合D-InSAR技術(shù)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,然后分析兩種模型的擬合精度,最后采用半?yún)?shù)GM(1,1)模型進(jìn)行預(yù)測。一方面能夠打破傳統(tǒng)平差模型存在的局限性,另一方面能使采用的數(shù)學(xué)模型與客觀實(shí)際更加接近,在數(shù)值上可以分別計算出數(shù)學(xué)模型的誤差(非參數(shù)分量)和偶然誤差的估值,能夠更加充分的利用觀測值中所獲取的信息,模擬計算了煤礦區(qū)地表沉降機(jī)理。本文通過對江西省豐城煤礦開采區(qū)沉降監(jiān)測進(jìn)行了實(shí)驗研究,驗證了適用于煤礦區(qū)常規(guī)的D-InSAR技術(shù)以及SBAS方法監(jiān)測的準(zhǔn)確性,對地質(zhì)條件與氣候都具有地域性的南方煤礦區(qū)開采的雷達(dá)遙感沉降監(jiān)測具有十分重要的意義。最后,基于半?yún)?shù)灰色模型,結(jié)合D-InSAR獲得的監(jiān)測數(shù)據(jù)對礦區(qū)沉降進(jìn)行了擬合,通過對預(yù)測數(shù)據(jù)的分析了解礦區(qū)沉降規(guī)律以及下階段沉降趨勢,為礦區(qū)預(yù)防重大災(zāi)害,保證安全生產(chǎn)提供了重要的判斷依據(jù)。
[Abstract]:In order to solve these problems , it is very effective to monitor the subsidence in the mining area of Witherzka , which is located in the western part of the United States . ( 2 ) Based on the acquired image data of PALSAR , the data processing flow and related commands of the two - track difference method are described in detail .

【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】：2017
【分類號】：TD325.4;P642.26

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