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矿区开采沉陷大量级形变监测与反演分析

作　者: 刘一霖
导　师: 张勤
学　校: 长安大学
专　业: 地图制图学与地理信息工程
关键词: 开采沉陷矿震 InSAR 偏移量方法概率积分法位错模型
分类号: TD327
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

合成孔径雷达干涉测量(InSAR)作为一种新型空间对地观测技术，利用SAR相位信息获取高精度的地形信息以及形变信息，具有全天时、全天候、高精度和覆盖面广的特点，在地质灾害监测领域已成为一项极具潜力的技术。矿山资源开采给社会带来巨大经济效益同时，也引起了矿区各种地质灾害的发生，通过对地表开采沉陷形变的全面周期动态监测，获取地表开采沉陷和形变的发生发展规律，掌握其动态演化过程，可以为矿区的安全开采与地表沉陷区综合性治理提供科学依据。InSAR技术相比较于传统大地测量技术、GPS技术，在矿区地表形变监测中，对小量级缓慢地表形变监测的研究取得了良好的结果。但由于矿区地表沉陷具有特殊性，会导致常规InSAR技术的时空去相干严重，同时山区的DEM往往精度偏低，由此种种使得常规InSAR技术难以实现对矿区大量级突变地表沉陷形变的完整监测。针对矿区地表大量级突变沉陷形变在传统InSAR监测中的问题，以及对矿震灾害的监测，文中开展了一系列的实验分析，取得了以下研究结果：1、利用影像的伪相干图进行矿区地表开采沉陷位置与范围的探测确定，得到的实验结果与实地调研资料相一致，证明了此种技术的可行性与准确性，为后续的矿区地表开采沉陷调查与研究提供技术支持。2、针对传统InSAR技术在矿区地表大量级开采沉陷监测中存在的问题，文中对相关关键技术与算法进行了实验与研究：①研究引入的偏移量追踪方法迭代配准可以很好的提高矿区地表小范围大量级沉陷形变造成的失相干区域配准精度；②多窗口迭代自适应滤波技术在保存大量级地表形变的同时较好的去除噪声信息，改善矿区地表形变结果监测质量；③基于基线残差拟合与剔除的基线精化方法在对地理环境特殊的矿区ALOS影像处理中能够有效改善基线精度，进而提高监测结果质量与精度。3、对矿区开采沉陷的时序连续监测结果表明，融合相关关键技术与算法的短基线集技术，可以完整监测得到矿区地表沉陷形变，其结果与外业调查以及实际采工图等资料具有良好一致性。结合InSAR监测结果分析可得到矿区开采工作面内地表位移的时空演变规律为：缓慢形变，剧烈形变，缓慢形变，稳定状态。4、首次研究将InSAR监测获取的矿区地表开采大量级沉陷较精确的边缘形变量数值与开采沉陷预报模型中的概率积分法相结合，通过两种方法的有机结合，以此求得了研究区域地表移动盆地主断面的完整曲线信息，得到了最大开采沉陷值以及主要煤层开采地质因子。5、运用InSAR技术中偏移量方法对影像的强度信息进行处理，可以较好的避免利用相位信息进行数据处理的多种问题，并且计算可得到地表开采沉陷引起的大量级的形变，结果与实际的开采资料一致性较高。6、利用文中InSAR技术处理得到的时间序列监测结果，同时以实际开采巷道资料作为反演参数约束条件，根据大地测量反演理论建立模型反演矿震形变，由此获得了矿震震级、矿震发生的震中位置。

矿区开采沉陷大量级形变监测与反演分析

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