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矿山开采引发地面沉降,甚至诱发地裂缝、塌陷和滑坡等地面灾害,严重影响矿山的安全生产,还带来矿区生态环境方面的系列问题。对开采活动引发的地面沉降进行监测和分析,确定沉降区域,把握地表形变的宏观变化,为矿山后续的开采沉陷控制和沉陷区综合治理提供依据,对矿山的可持续发展具有重要意义。
对地面沉降进行监测,通常采用的方法有水准测量方法、GPS方法、测量机器人监测方法和传感器集成的方法等。这些方法具有其自身的技术特点,主要是对地面沉降特征点、线进行高精度观测分析,通过数据处理分析,得到研究区域形变状态。但是,在大范围地表形变宏观变化监测中,成本偏高,InSAR技术的发展为这一问题的解决提供了很好的技术途径。
DInSAR技术探测地球表面微小形变,以其精度高、覆盖范围大等优点,已在区域地表形变监测中得到应用,并取得了一定的成果。PS-InSAR技术是为解决DlnSAR技术在应用中遇到的空时失相关和大气延迟的问题。通过在地表布置或通过影像判别和选取永久散射点,对Ps点的干涉相位进行时间序列分析,得到PS点的形变速率、大气延迟量、DEM误差和区域形变速率场。
InSAR技术应用研究主要集中于城市地面沉降监测研究,对矿山地表沉降监测的研究和应用相对较少,论文对矿区地表形变监测PS-DInSAR应用方法进行了初步研究。分析了矿区地面沉降监测的必要性及现状,确定了应用InSAR技术监测矿区地面沉降的实验研究方案。按照实验研究方案,首先对数据进行预处理,主要包括数据准备、数据格式转换、坐标系统统一和DEM数据内插,为后续的地理编码、数据管理工作提供基础。进一步对SAR数据分别进行了DISAR、PS-InSAR数据处理、分析,得到了监测区域的水平位移和垂直沉降图,并将COSMO数据的处理结果与GPS实测数据进行了对比分析。最后将SLC、DEM、SAR数据处理中间成果和最终成果数据导入ArcGIS,并进行了初步分析,为多源监测信息集成分析提供了数据基础和集成环境。
通过8期SAR数据在试验区的应用研究,探讨了提高影像配准精度和相位解缠效率的方法途径,分析了数据处理过程中参数选择对处理结果的影响,得到了试验区形变监测水平位移和垂直沉降图,并在GIS环境下对SAR数据进行管理和叠加分析。数据处理方法和流程对矿区地面形变监测和集成分析应用具有一定的借鉴作用。JnSAR技术应用于矿区地面形变监测具有较好的潜力和应用前景,相信随着SAR传感器和数据处理方法的发展,该技术在矿区形变监测中会得到进一涉的应用。