DInSAR技术在某煤矿集中开采区地表形变监测中的应用.pdf

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1、２０１７年７月ＤＩｎＳＡＲ技术在某煤矿集中开采区地表形变监测中的应用１，２１，２１，２１，２汪娟郭金城刘东烈岳发政（１．贵州省第一测绘院，贵州贵阳５５００２５；２．贵州省北斗导航位置服务中心，贵州贵阳５５００２５）［摘要］六盘水市地处贵州省西部，境内矿产资源丰富，是贵州省典型的集中采矿区。受其地质环境、自然地理、矿产资源开采活动影响，境内地质灾害频发。差分合成孔径雷达干涉测量技术（ＤＩｎＳＡＲ，Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｐｅｒｔｕｒｅｒａｄａｒ）相比传统的基于离散点的监测手段，具有全天候、全天时、覆盖面广、低成本的优

2、势。文章选取了六盘水市盘州市某煤矿集中开采区为试验区，基于两景ＡＬＯＳＰＡＬＳＡＲ２数据，利用ＤＩｎＳＡＲ技术，监测到１２个形变区域，与分布在研究区域的１２个地下采矿区域相对应。同时监测结果与实地核查结果相一致，形变区域与矿区的位置、范围及采矿进程资料相一致，进一步验证了监测结果的可靠性。［关键词］差分合成孔径雷达干涉测量（ＤＩｎＳＡＲ）；形变监测；应用文章编号：２０９５－４０８５（２０１７）０７－００２９－０３六盘水市地处贵州省西部，境内岩溶地貌发育，析该采矿区的地表形变，为基于ＤＩｎＳＡＲ技术的矿山峦众多，绵延起伏，地势西北高、东南低。全市矿区地表形变排查及监测

3、提供参考。藏储量丰富，矿种较多，开矿历史悠久，其中煤炭最多，分布广泛，煤类较为齐全，是国内著名的煤田。１原理受地质环境、自然地理等条件的影响，加上矿山开采图１给出了差分合成孔径雷达干涉测量几何示等人类活动的加剧，该区域地质环境受损，地质灾害意图。两次雷达成像记录的相位之差可以表示为：频发。六盘水市是贵州省发生地质灾害较为严重的Δ＝ｄｅｆ＋ｔｏｐｏ＋ｆｌａｔ＋ａｔｍ＋ｎ区域，主要地质灾害类型有地裂缝、滑坡、泥石流、崩其中：ｄｅｆ为在雷达视线方向上地面形变引起的塌和地面塌陷等［１］，地质灾害分布范围较广，严重相位变化；威胁到人民生命财产以及基本设施的安全和

4、稳定。大气相位；ｔｏｐｏ为地形相位；ｆｌａｔ为平地相位；ａｔｍ是ｎ为噪声。在忽略大气影响ａｔｍ和噪声ｎ及时、准确地监测矿区地表形变，对指导矿产合理开的影响情况下，可通过一定的算法移除地形相位发利用，预防并减少矿区开采所致的灾害发生，保护ｔｏｐｏ和平地相位ｆｌａｔ，得到雷达视线方向上地面形变矿区生态环境、改善矿区的地质环境具有重要意义。造成的相位ｄｅｆ，进而可获取地表沉降量Δｒ，从而实传统的ＧＰＳ、水准测量这些基于离散点的形变现对地表形变的监测。监测技术难以反映矿区整体的滑动和沉陷规律，且４π作业成本高、监测周期长、自动化程度较低，也无法ｄｅｆ＝λΔｒ满

5、足对危险区域快速、时效的监测需求。差分合成孔径雷达干涉测量技术（ＤＩｎＳＡＲ，Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｐｅｒｔｕｒｅｒａｄａｒ）可以高精度监测地表的微小地形变化，具有全天候、全天时、覆盖面广的优势，在大面积、短周期沉陷区损害调查及预测中优势明显，已被成功应用于滑坡体监测、地震、地面沉降监测等领域。本文拟采用ＤＩｎＳＡＲ技术，以六盘水市盘州市某煤矿集中开采区为研究对象，分作者简介：汪娟（１９９０—），女，汉，贵州仁怀人，助理工程师。研究方向：ＩｎＳＡＲ监测应用。图１ＤＩｎＳＡＲ几何示意图·２９·市规划建设等多个领域发

6、挥着重要的作用。文章采２数据结果处理与分析用了２０１７年４月１６日及２０１７年５月２８日两景２．１研究区概况ＡＬＯＳＰＡＬＳＡＲ２ＳＭ１模式影像数据（数据覆盖范围研究区域位于六盘水市盘州市松河彝族乡至淤见图２），时间基线为４２ｄ。影像的距离向、方位向采泥彝族乡杨柏公路－Ｘ２４６公路沿线。样间隔分别为１．４３ｍ，２．０３ｍ。干涉像对的空间基２．２数据来源线为１９２．７７ｍ。表１给出了详细的干涉像对参数。ＡＬＯＳ２卫星是日本宇宙航空研究开发机构在实验中我们还使用了ＳＲＴＭＤＥＭ去除地形相位，（ＪＡＸＡ）为了接替上一代ＡＬＯＳ卫星于２０１４年５月它的空间分辨率约为９０×９

7、０ｍ，高程精度为１６ｍ［２］。２４日发射升空的陆地观测卫星，已在灾害监测、城图２研究区域监测结果及相应的光学影像表１数据基本信息序号景编号模式轨道／视向极化ＰＡＴＨ级别拍摄日期１ＡＬＯＳ２１５６５２０５１０－１７０４１６ＳＭ１Ａ／ＲＨＨ１４６Ｌ１．１ＣＥＯＳ２０１７／４／１６２ＡＬＯＳ２１６２７３０５１０－１７０５２８ＳＭ１Ａ／ＲＨＨ１４６Ｌ１．１ＣＥＯＳ２０１７／５／２８２．３数据处理及结果分析形相位，再通过差分达到消除地形因素的效果，进而ＤＩｎＳＡＲ的解算过程中，常见的数学模型有双轨获得地表形变量，其流程如图３所示。主要包括干法、三轨法和四轨法。其中三轨法会