基于D-InSAR技术的矿区地表沉陷监测研究

矿山开采可能诱发各种地质灾害,威胁矿区的社会稳定和居民的生命财产安全,快速准确监测矿区沉陷可有效预防地质灾害。本文以山西省大同煤矿为研究对象,获取2022年10月至2023年3月共13景Sentinel-1影像,基于合成孔径雷达差分干涉测量技术(Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar,D-In SAR)进行地表沉陷监测研究,获取大同煤矿地表累计沉陷量,使用已有研究成果对比验证了本实验结果的可靠性。结果表明,大同煤矿沉陷分布较广,主要分布在大同市南郊区西部以及南郊区、怀仁市、左云县和山阴县四县市交界处,监测期间最大、平均沉陷量分别为381.43 mm、13.88 mm,总沉陷面积约为207.91 km2,根据7个重点沉陷区的时空变化特征及演化规律发现沉陷呈现持续扩张趋势,推断地表沉陷仍会持续较长时间。研究证明了In SAR技术在矿山开采沉陷监测的可靠性,为矿产资源管理工作提供新的技术方法,研究结果可为矿山开采沉陷治理和地质灾害防控提供参考依据。

双轨D-InSAR技术在矿区地表沉陷监测与分析

为了能够精确监测矿区地表沉陷,验证D-InSAR技术在矿区地表沉陷监测应用中的可行性,采用D-InSAR技术提取工作面推进93、153、443、809 m时SAR影像沉陷信息,结合现场实地监测试验对宁夏枣泉矿区采动过程中地表沉陷展开了详细分析。结果表明:卫星监测期间,枣泉矿区出现了4个明显沉陷区域,且地表沉陷中心都滞后于工作面一定距离;D-InSAR技术监测结果与实际监测结果基本一致,说明D-InSAR技术能够有效地监测矿区沉降情况。研究成果验证了D-InSAR技术作为面向矿区的地表沉降监测方法的可行性,为矿区的安全开采和绿色发展提供了技术支撑。

基于无人机倾斜摄影测量技术与SVR算法的开采沉陷监测与预计

为实现矿区开采沉陷高精度监测与预计,将无人机倾斜摄影测量技术与支持向量回归算法(Support Vector Regression Algorithm,SVR)相结合,对赤峰市六家煤矿采区沉降量进行了监测与预计,并将预计结果与GPS实测结果进行了对比。结果表明:GPS实测矿区10 d测量沉降量为0.2~15.8 mm,东西南北区平均沉降量分别为51.2、31.5、46.6、130.8 mm,北侧沉降量分别为东、西、南侧的2.55、4.15、2.81倍,矿区北侧为沉降严重区,需要进行重点监测并制定合理有效的防治措施。基于无人机倾斜摄影测量技术与SVR算法预测的矿区东西南北区累计平均沉降量分别为49.4、31.5、45.8、134.6 mm,所有测点2种测量方式所得相对误差均在5%以内,反映出所提方法预计精度较高,为实现矿区开采沉陷高精度监测与预计提供了参考。

基于InSAR监测数据的采煤沉陷特征及稳定性分析——以江苏省沛县矿地融合示范区为例

为查明江苏省沛县采煤沉陷区时空发育特征、发展趋势及其危险程度,更好地指导地质灾害防治与生态环境修复工作,在煤矿开采资料分析和野外调查成果的基础上,开展基于多期Sentinel-1卫星的合成孔径雷达干涉测量数据技术的地表沉降监测。通过采煤沉陷区2018—2022年InSAR监测数据进行地表变形分析得知:2018—2022年,采煤沉陷区地表已沉降0.139~0.558 m,2022年6—12月采煤沉陷区地表沉降速率为0~2.159 mm/d;已稳沉沉陷区(老采空区)沉降量已接近最大值,沉降速率逐渐减小并趋于0,未稳沉沉陷区(新采空区)沉降量和沉降速率从0开始并逐渐增大;2022年底尚存在未稳沉沉陷区面积约18.45 km 2,主要分布在张双楼煤矿等煤矿近5 a开采区域。采煤沉陷区InSAR监测数据可以较好地反映这一时期的变形特征,研究可为沛县采煤沉陷区综合治理工作提供科学依据,亦可为其他类似区域采煤沉陷区特征分析和综合治理工作提供参照。

基于D-InSAR技术的杨伙盘矿区地表形变监测与分析

【目的】煤炭资源的开采引发一系列的生态环境问题,地面塌陷问题尤为严重,而地表形变监测是修复生态环境问题的首要工作。【方法】InSAR技术作为一种面监测技术,已成功应用到煤矿地面塌陷监测中,本研究利用雷达差分干涉测量(D-InSAR)技术,计算2020年8月至2022年10月间共31景Sentinel-1A数据。【结果】在监测期内,开采工作面的地表共形成3个形变中心,分别位于301和303盘区的工作面,地表在煤矿开采后进入快速形变期,之后开始缓慢形变,直至趋于稳定状态。【结论】D-InSAR技术对于此类地面塌陷问题,相较于点监测技术,具有先天的优势,能够快速、准确地获取整个工作面的形变情况,对煤矿生态环境问题的改善起到了指导作用。

矿区地表沉陷D-InSAR监测分析与应用

针对常规矿区地表沉陷监测方法的缺点,基于D-InSAR技术,对2016年12月18日—2017年2月25日的两景RADARSAT-2雷达数据进行差分干涉处理,获取了研究区域监测时间段内的开采沉陷信息,监测到3处沉陷盆地分布,结合实际情况,对监测结果和精度进行了分析。结果表明,D-InSAR技术能够有效监测矿区的地表沉陷分布及特征,可为研究大范围矿区的地表沉陷动态监测提供技术参考。

D-InSAR技术与SBAS-InSAR技术在矿区地面沉降监测中的应用研究

为了对D-InSAR和SBAS-InSAR两种技术在矿区地面沉降监测中的应用能力进行对比分析,以山东省济宁市某采矿工作面为主要研究区,选取2022年11月2日—2023年8月29日期间26景Sentinel-1A数据,分别利用D-InSAR和SBAS-InSAR两种技术获取了该工作面的地面沉降信息,首先从沉降区域的时空演变特征和沉降面积分布等方面对两种技术进行了对比分析,进一步通过同期实测水准数据对两种技术得到的结果进行了精度验证。研究结果表明,D-InSAR和SBAS-InSAR两种技术监测到的研究区内最大累积沉降量分别为69 mm和59 mm,识别出沉降量大于10 mm的区域面积分别为0.60 km^(2)和0.87 km^(2),其中,沉降量大于30 mm的区域面积分别为0.10 km^(2)和0.17 km^(2)。与水准监测数据对比可知,两种InSAR技术得到的监测结果与真实沉降情况相吻合,在部分沉降漏斗中心区域,地面沉降量超过InSAR技术可监测形变梯度,两种技术的监测精度都大幅降低。相对于SBAS-InSAR技术,D-InSAR技术获取的累积沉降量值更大,但其抵抗误差干扰的能力较弱,而SBAS-InSAR技术能够更好地消除大气相位效应等误差的影响,得到的地面沉降结果在空间分布上更连续平滑。本文研究对利用InSAR技术监测矿区地面沉降具有一定借鉴意义。

融合D-InSAR和PS-InSAR的建筑物坍塌沉降监测

文章针对2022年4月29日长沙市望江区一建筑物坍塌现象,采取D-InSAR技术对2022年4月22日和2022年5月4日获取的两幅Sentinel-1影像进行差分干涉处理,获取建筑物地表形变信息;同时结合2020年5月-2022年5月获取的25幅Sentinel-1影像,采用PS-InSAR技术进行反演监测建筑物地表变形区两年内的时空序列变化。结果表明:利用D-InSAR技术能在事故坍塌后短时间内快速获取地表形变,结合PS-InSAR技术获取累计沉降时序图得到该地区两年内的沉降量,并通过时间序列图可准确得到该栋建筑坍塌前后的沉降趋势与沉降量。

采煤沉陷区立体化调查监测技术体系研究

采煤沉陷带来耕地受损、生态破坏和地灾隐患等一系列问题,开展采煤沉陷区调查监测,识别沉陷范围、预测沉陷边界、监测沉陷速率,有利于及时掌握沉陷地类、沉陷机理和稳沉状态,为耕地保护、生态修复及灾害防治等工作提供参考。本文通过合成孔径雷达干涉测量(Synthetic Aperture Radar Interferometry,InSAR)、微动勘探实测数据和沉陷区地层相近区域的地面沉降光纤孔监测数据研究皖北某煤矿沉陷区边界和采空区,结果表明:以10 mm为界线,利用InSAR可以快速划定沉降边界;通过微动勘探实测数据发现1000 m深度煤系地层的横波速度比正常地层低25~50 m/s,InSAR结果也显示该区域出现了地面沉降;分析收集到相近区域12组光纤孔监测数据,77.7~200 m深度段地层为主要变形区域,压缩量约为163.77 mm,数据频率能达到分钟级。由此可见,基于InSAR、微动和光纤孔监测三种方法实现多源异构数据耦合,能够在“高潜水位、中厚煤层、千米以深”的采煤沉陷区达到“由表、及里、实时”的立体化调查监测效果,构建立体化调查监测技术体系存在可行性。

遥感测绘技术在矿山开采沉陷监测中的应用

在矿山开采中,产生开采沉陷现象,主要受矿山区域地质环境与自然环境的影响,导致矿山岩体结构受损,因遭受不同程度的破坏,导致周围公路路面质量受损,产生路面沉降、路面裂缝及地表下沉等问题,产生交通安全隐患,不利于矿山开采工作开展,同时存在较大的安全隐患。本文分析遥感测绘技术在矿山开采沉陷监测中的应用,利用新型遥感测绘技术,通过无人机实时采集矿山开采中动态图像信息,实现对矿山开采沉陷全面监测,以期丰富相关研究理论。

基于SBAS-InSAR技术的地表沉陷监测分析

为更全面、完整地研究工作面地表沉陷规律,针对胡家河井田401102工作面地表沉陷情况,利用SBAS-InSAR(Small Baseline Subset-InSAR,差分干涉测量短基线集时序分析技术)提取其时序形变信息,并与实测GPS(Global Positioning System,全球定位系统)数据进行对比分析,进一步验证了SBAS-InSAR技术在地表沉陷监测中的优势。结果显示,胡家河井田401102工作面地表沉陷最大值为60.87 cm,且由于该工作面西侧401101工作面的开采,导致其西侧沉陷值整体偏大。

基于SBAS-InSAR技术的条带开采地表沉陷监测分析

为了能够精准监测条带开采地表沉陷情况,验证SBAS-InSAR技术在条带开采地表沉陷监测中的可行性与精度,利用SBAS-InSAR技术对2019年6月-2022年2月的33景Sentinel-1A升轨SAR影像进行干涉时序处理,得到了监测期条带开采地表沉陷特征。并结合监测期的地表水准测量数据对SBAS-InSAR监测结果进行了验证分析。结果表明,SBAS-InSAR技术能够有效监测到条带开采地表沉陷特征及沉陷量,监测精度满足规范要求,为矿区“三下”压煤开采提供了技术支撑。

煤矿开采沉陷自动化监测技术研究

本文围绕煤矿开采沉陷自动化监测技术展开分析,依托GNSS(全球导航卫星系统)、数据处理技术和移动PDA(掌上电脑),结合系统设计、功能界定以及工程建设,开发煤矿开采沉陷自动化监测系统。通过监测网实现数据收集、传输与处理,基于VRS(信号信噪比降低技术),构建关键算法,以此缩短数据解算的初始化时间。经验证,开采沉陷自动化监测系统能够取得预期效果,解决生产问题。

基于无人机激光雷达的煤矿开采沉陷监测研究

随着煤炭的逐步开采,地下形成采空区,在雨水侵蚀和各种自然力的综合作用下,极易引起矿区地表沉降。通过加强对地表沉降监测,有助于防范各类地面灾害的发生,保障安全生产。基于此,概述沉陷监测相关内容,对无人机激光雷达系统原理及工作方法、点云数据处理分析及沉陷量获取、常见误差特征及沉陷DEM去噪处理等进行分析,以期提高生态修复和土地复垦效果。

基于D-InSAR的煤矿区开采沉陷遥感监测技术分析

该文在综合分析国内外开采沉陷监测技术现状、合成孔径雷达干涉测量(InSAR)和差分干涉测量(D-In SAR)技术发展及其在地表沉陷监测中应用成果的基础上,分析了D-InSAR技术在煤矿开采沉陷变形监测中的特点与技术优势。指出:应用D-InSAR进行煤矿区开采沉陷监测的具体目标是矿区地表沉降演变过程分析、采区地表沉陷动态监测与分析和矿区DEM数据更新;亟须研究解决的关键技术问题有:源数据获取与选择、数据处理方法、地面配合措施、精度与可靠性评价、多源信息集成分析等。D-InSAR为煤矿区地表时空演变过程研究和开采沉陷实时动态监测提供了新的技术方法;作为"数字矿山"的重要内容,D-InSAR可以有效地指导矿区生产、整体规划与长远发展,并为矿区可持续发展服务。

D-InSAR监测开采沉陷的实验研究

基于ERS1/2影像,针对沛城矿二二采区,利用DOR IS软件进行了D-InSAR处理,得到该采区的下沉值,并在与实测下沉值进行对比后,得到了实测和D-InSAR监测下沉值之间的差值与距离的关系式,根据该关系式对D-InSAR监测下沉值进行修正,获得了与地面实测相近的地面下沉,从而证明D-InSAR用于开采沉陷监测是可行的。

西部黄土高原矿区采煤沉陷多源遥感监测技术进展与展望

西部黄土覆盖区是我国重要的煤炭生产基地,地貌及地质采矿条件复杂,黄土层厚度巨大,开采沉陷具有不同于其它矿区的特殊性,地表下沉速度大,起动距偏小,采动裂缝等非连续破坏更为严重,地表沉陷盆地形状和沉陷变形分布特征更为复杂多变。在当前技术条件下开展地表沉陷的高效监测和定量评价仍面临一定困难。近年来,合成孔径雷达干涉测量(InSAR)、无人机摄影测量(UAV photogrammetry)、激光雷达(LiDAR)等多源遥感技术迅速发展,其具备的非接触式观测、大范围覆盖、高时空分辨率等特点,能够实现地表沉陷连续性、动态性和全面性监测,通过多源观测数据的融合处理,可为西部矿区开采沉陷高效监测提供新的技术途径。综述了多源遥感技术在矿区沉陷监测中的应用进展;通过现场试验探索了InSAR、UAV photogrammetry、LiDAR用于黄土高原矿区沉陷监测的实际效果,发现在地貌复杂、地形起伏和植被覆盖及地表大梯度形变条件下,InSAR干涉失相关和大气延迟等各种误差过大;无人机航测影像构建的三维模型受植被和地形影响导致地面模型的高程精度不足;无人机激光扫描受地形坡度、点云密度和地表点水平移动的综合影响导致显著的DEM模型误差,因而当前条件下多源遥感技术均存在各自的优势、局限性和技术瓶颈。在此基础上,提出了黄土沟壑区地面点云提取及地表三维变形信息获取的算法流程;指出了基于多源遥感数据融合实现矿区沉陷三维位移精准、高效监测的技术路径;展望了构建矿区沉陷多源遥感监测智能化体系的应用前景。

D-InSAR技术在煤矿区沉陷监测中的研究

文章介绍了近年来D-InSAR技术在煤矿区沉陷监测的应用和发展,探讨了该技术用于监测煤矿区沉陷的可行性、与传统的变形监测技术对比所具有的优势,并指出了目前该技术在煤矿区沉陷监测中存在的问题及解决方法。

基于D-InSAR技术的煤矿区沉陷监测

煤炭开采引起的地表移动变形时间集中、形变量大,使得基于D-In SAR技术的煤矿区沉陷监测受到了诸多的限制,很难获取准确的地表沉陷信息。为使D-In SAR技术能够更好地应用于煤矿区沉陷监测,采用"两轨法"差分干涉技术处理了多景Radar Sat-2影像数据,通过实验分析了植被因素对影像相干性的影响,探究了监测量级对地表沉陷信息解译结果的影响,并以峰峰矿区的九龙矿为试验区对D-In SAR技术的监测精度进行了分析。结果表明:地表植被覆盖率是影响影像间相干性的决定性因素,在地表植被稀疏的冬季相比植被茂盛的夏季更适合使用DIn SAR技术进行地表形变监测;由于地质采矿条件复杂,导致地表下沉速度超过卫星可监测范围,通常只能准确监测到盆地边缘的形变;当沉降量不超过监测量级时,D-In SAR技术的监测结果与常规水准测量的结果大致吻合;随着相关理论研究的不断深入与处理软件的日趋成熟,D-In SAR技术在煤矿区沉陷监测中的应用前景将更为广阔。

基于D-InSAR技术的淮南矿区地面沉陷监测

针对常规的通过大地水准测量、GPS测量监测矿区地面沉陷的技术存在监测周期长、成本高、无法全面监测等缺陷,提出了一种基于D-InSAR技术的矿区地面沉陷监测方法。以淮南矿区为试验区,采用两轨法D-InSAR技术,利用该地区2个时相的ALOS PALSAR数据获取了淮南矿区试验时间段内的地面形变图,分析了淮南矿区各矿的地面沉陷信息。结果表明,煤矿开采区存在5~25 cm不同程度的沉陷,与实际情况相符,因此,基于D-InSAR技术的监测方法可以作为一种获取矿区大范围的地表沉陷信息的有效方法。