基于d—insar技术矿区沉陷应用

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1、基于D—InSAR技术矿区沉陷应用　　摘要：雷达差分干涉测量（D-InSAR）技术一种新兴的地表形变监测技术，具有精度高、监测范围广等特点。本文以甘肃平凉华亭煤矿为例研究该技术在矿区的应用，首先采用两轨法D-InSAR技术获取了矿区在2007-2010年的地表形变场，然后分析了InSAR地表形变场的特点。结果表明D-InSAR技术监测到的沉陷信息可以较为准确的反映矿区实际沉陷状况，可以作为一种获取大范围煤矿区的地表沉陷的有效方法。Abstract：DifferentialSyntheticApertureRadarinterferometry（D-In

2、SAR）isanewlydevelopedtechniqueformonitoringgrounddeformationwithsomeprominentadvantagessuchashighaccuracyandwiderangemonitoring.ThispaperobtainedthedeformationoftheHuatingminingareain2007-2010bythetwo-passD-InSARtechnology，andthenanalyzedthedeformationfield.TheresultsshowedthatD

3、-InSARtechnologyformonitoringminingcollapsecanaccuratelyreflecttheactualconditions，andcanbeasaneffectivewaytogetwiderangeofminingcollapse.7关键词：D-InSAR；两轨法；形变监测；开采沉陷Keywords：D-InSAR；two-passmethod；deformationmonitoring；miningcollapse中图分类号：P642.26文献标识码：A文章编号：1006-4311（2013）26-0190

4、-020引言目前，对矿区沉降监测的主要手段有传统的水准、GPS、EDM测量等。然而这些监测方法都需要耗费大量的人力，物力和财力，不适合用于对矿区进行快速、准确、实时的监测。合成孔径干涉雷达InSAR）是近年来发展起来的一种先进的空间对地观测技术。其方便快捷、覆盖范围广、空间分辨率高等特点，使InSAR技术迅速成为国际研究的热点。7近年来，InSAR技术在监测矿区沉陷和地质灾害方面应用已取得了一定的成果，Canec等首先用D-lnSAR监测了法国Gardanne附近煤矿的沉降[1]。2000年，Canec和Delaeourt又用相同的方法得到了该煤矿19

5、92到1995年的地面沉陷变化，和地面的水准测量结果相似[2]；2009年，Perski等对波兰的wieliezka盐矿，采用InsAR技术进行监测与分析[3]。目前，我国学者也己开展了用D-InSAR技术监测矿区沉降的研究[4-7]。基于前人研究的基础上，本文以甘肃平凉矿区为研究对象，采用D-InSAR技术对地表开采沉陷进行监测研究，为更好的了解矿区地表形变特征，同时也将进一步拓展和完善D-InSAR技术在矿山领域的实际应用。1数据与处理方法D-InSAR技术是通过对两幅干涉条纹图进行差分来消除地形相位的处理过程。根据去除地形相位采用的数据和处理方法

6、的不同，D-InsAR的方法可分为：两轨法、三轨法和四轨法[8]。文中采用两轨法进行处理。本文以甘肃华亭煤矿为例，开展利用D-InSAR技术提取煤矿沉陷形变的量级和范围的研究。华亭煤矿位于甘肃省平凉市，从地质构造角度，该区域位于六盘山断裂带的中段东侧。考虑到研究区域地表植被覆盖茂密，本文选取了日本ALOSPALSAR卫星影像资料，波长23.6cm，对植被有较好的穿透能力，影像获取时间为2007年7月至2010年7月，共11景升轨数据。本文采用瑞士GAMMA公司开发的GAMMA雷达干涉处理软件进行SAR影像数据处理，具体流程如下[9]：①获取干涉图：确定

7、主、辅影像，经配准、干涉、基线估计等步骤后得到干涉相位图；②文中的DEM采用美国NASA公开的SRTMDEM来模拟地形相位，空间分辨率为90m（3弧秒）。将SRTMDEM与主影像进行配准，转换到雷达坐标系下，模拟地形相位。7③获取形变量：从步骤①中获取的干涉图去除地形相位，得到差分干涉图，经相位解缠，地理编码，获得形变信息。数据处理时，为了提高干涉图的信噪比，对干涉图进行了两次基于频谱的自适应滤波，滤波窗口分别为32×32、64×64，多视因子给定4：9，即每个像元约为60×60m2。通过自由组合干涉，共挑选出7个相干性较好的干涉图，各干涉图的空间垂直

8、基线和时间间隔如图1所示，显然，大部分干涉图垂直基线较短，小于1km，较大程度地削弱了外部DE