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基于InSAR技术的锡矿山开采沉陷规律研究

作　者: 雷广渊
导　师: 朱建军
学　校: 中南大学
专　业: 测绘工程
关键词: InSAR 配准地形图小基线集金属矿山开采沉陷
分类号: TD862.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

矿产资源的过度开采使得在地下空间形成了较大区域的采空区,大范围的采空区致使岩层和地表发生移动,地上建筑物、道路等被破坏,不仅危害了人类的生命财产安全,而且造成了矿产资源开采难度增加甚至无法开采。合成孔径干涉雷达技术(Interferometric Synthetic Aperture Radar, InSAR)应用在矿山地表监测方面已经有较多案例,它具有全天候、面状观测以及可以监测厘米级形变等优势。本文探索研究合成孔径雷达差分干涉测量(Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar, DInSAR)技术与地形图的配准问题和利用小基线集(Small-baseline Subset, SBAS)技术获得的矿区形变监测结果分析锡矿山的开采沉陷规律,主要研究工作和创新点包括：1)基于CR点的InSAR沉降场与地形图的配准研究InSAR沉降场与我国地形图在坐标系和投影方式上存在差异,而且InSAR本身的地理编码也存在误差。针对这一问题,本文提出一种基于人工角反射器(CR点)的InSAR沉降场与地形图的配准算法。该算法首先通过探测和识别SAR影像上CR点位置,然后对地理编码后的InSAR影像进行校正,最后利用仿射变换对InSAR沉降场进行坐标和投影转换,从而实现与地形图的配准。实验结果表明,该算法精度可靠,原理简单,易于编程实现。2)小基线集技术分析锡矿山开采沉陷规律D-InSAR技术由于失相关等因素影响无法获得长周期的时序形变,小基线集技术削弱了失相关影响,可以获得时序的地表形变。本文将小基线技术应用在金属矿山开采沉陷规律分析中,通过14期小基线观测数据分析了锡矿山童家院矿床的地表移动形态特征,实验表明,锡矿山上覆地表移动规律从宏观上可以使用高斯正态曲线拟合矿体走向和倾向两个方向的下沉曲线。通过与采空区叠加分析得出了锡矿山地表的沉降的原因,并针对InSAR获取的沉降值在求取倾斜曲线时出现不连续性,本文利用滑动平均方法对下沉值进行修正,获得了具有合理物理意义的倾斜曲线。图30幅,表6个,参考文献50篇。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-16
  1.1 选题背景  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-13
    1.2.1 开采沉陷研究现状  10-12
    1.2.2 InSAR技术与开采沉陷结合的研究现状  12-13
  1.3 本文研究的目的和内容  13-15
    1.3.1 研究目的和意义  13-14
    1.3.2 主要研究内容  14-15
  1.4 文章的组织结构  15-16
2 开采沉陷的相关理论  16-23
  2.1 岩层与地表移动原理  16-18
    2.1.1 地表移动形式  16-17
    2.1.2 地表下沉盆地  17-18
  2.2 地表沉陷的一般规律  18-21
    2.2.1 地表下沉盆地稳定后主断面的分布规律  18-20
    2.2.2 采动过程中地表移动和变形规律  20-21
  2.3 InSAR在开采沉陷方面的优势  21-22
  2.4 本章总结  22-23
3 InSAR相关技术原理  23-32
  3.1 InSAR技术原理  23-24
  3.2 D-InSAR原理  24-28
    3.2.1 D-InSAR处理流程  26-28
  3.3 小基线集原理  28-30
    3.3.1 小基线集原理  28-29
    3.3.2 SBAS数据处理流程  29-30
  3.4 本章总结  30-32
4 基于CR点的InSAR沉降场与地形图的配准  32-39
  4.1 引言  32
  4.2 InSAR沉降场与地形图的配准算法  32-35
    4.2.1 SAR影像CR点识别探测  33
    4.2.2 地理编码纠正  33-34
    4.2.3 基于控制点的InSAR沉降场与地形图配准  34-35
  4.3 实验与分析  35-38
    4.3.1 实验数据  35
    4.3.2 实验及结果分析  35-37
    4.3.3 误差分析  37-38
  4.4 结论  38-39
5 基于InSAR技术的锡矿山沉陷规律分析  39-58
  5.1 引言  39-40
  5.2 概率积分法原理  40-43
  5.3 锡矿山北矿区开采沉陷规律探讨  43-57
    5.3.1 工程背景  43
    5.3.2 基于SBAS技术的锡矿山监测分析  43-47
    5.3.3 锡矿山地表移动规律探讨  47-50
    5.3.4 锡矿山地质采矿因素与地表下沉联系  50-57
  5.4 本章总结  57-58
6 总结与展望  58-60
  6.1 本文完成工作总结  58
  6.2 本文工作不足以及展望  58-60
参考文献  60-64
攻读学位期间主要的研究成果  64-65
致谢  65

基于InSAR技术的锡矿山开采沉陷规律研究

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