基于D-InSAR和GIS技術(shù)的煤礦區(qū)地面沉降監(jiān)測研究.pdf

1、煤炭資源在我國能源礦產(chǎn)中是最豐富的礦產(chǎn)資源,國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展與煤炭資源是始終聯(lián)系在一起的。煤炭資源量雖然豐富,但生態(tài)環(huán)境是脆弱的,煤炭資源的開發(fā)和利用在給人們帶來物質(zhì)財(cái)富的同時(shí),也在一定程度上破壞著人們賴以生存的自然環(huán)境,尤其以礦區(qū)地面沉降最為嚴(yán)重。煤礦區(qū)地面沉降監(jiān)測可以為解決安全開采和塌陷區(qū)環(huán)境綜合治理提供科學(xué)依據(jù),保證和諧礦區(qū)、綠色礦區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。所以,如何有效的利用現(xiàn)有的新技術(shù)對(duì)煤礦區(qū)進(jìn)行地面沉降監(jiān)測是一個(gè)值得研究的問題。

2、r>　　 本文在論述InSAR及D-InSAR基本理論的基礎(chǔ)上,分析了時(shí)間失相干、空間失相干、體散射失相干以及相位誤差、大氣延遲誤差、衛(wèi)星軌道誤差、DEM誤差和高相位梯度等D-InSAR技術(shù)監(jiān)測地表形變的主要影響因素。然后介紹了本文使用的差分干涉處理軟件——GAMMA軟件。針對(duì)常規(guī)D-InSAR二軌法,詳細(xì)介紹了差分干涉處理流程及處理過程中的關(guān)鍵步驟。并以葛亭煤礦區(qū)為例,采用D-InSAR技術(shù),并結(jié)合GIS技術(shù),開展了地面沉降監(jiān)測的應(yīng)

3、用研究。
　　 本文收集了12景C波段ENVISATASAR數(shù)據(jù),并選取了相干性較好的10景數(shù)據(jù)。通過D-InSAR差分干涉處理,獲得了2004-2005年和2008-2009年葛亭煤礦多期地面沉降分布圖。然后將D-InSAR結(jié)果導(dǎo)入GIS軟件中做后處理,疊加0.25m分辨率的數(shù)字正射影像圖(DOM)和開采平面等其它空間信息來分析地面沉降,并以剖面圖、等值線圖和3D可視圖等進(jìn)行顯示。通過多期結(jié)果的相互對(duì)比驗(yàn)證,并與水準(zhǔn)資料進(jìn)行了

4、比較,結(jié)果表明:D-InSAR結(jié)果可以清楚可靠地給出礦區(qū)沉降區(qū)域分布,并且獲得的礦區(qū)沉降位置和沉降范圍與實(shí)際地下開采平面基本吻合,沉降位置和范圍也隨著開采的繼續(xù)在不斷變化。沉降幅度較小的區(qū)域在數(shù)量級(jí)上和水準(zhǔn)觀測數(shù)據(jù)是一致的,D-InSAR獲得的最大沉降量是24mm/35d,水準(zhǔn)測量的最大沉降量是33mm/35d;而沉降幅度較大的區(qū)域由于相位梯度太大;而導(dǎo)致干涉圖失相干比較嚴(yán)重。雖然采用特定的解纏方法使解纏相位平滑過渡到了非相干區(qū)域得到了

5、相應(yīng)的沉降值,但沉降值明顯小于實(shí)際值。最后,給出了解決高相位梯度問題的方法。研究表明:D-InSAR結(jié)合GIS技術(shù)監(jiān)測煤礦區(qū)地面沉降是一種比較有效快速的方法,能夠滿足煤礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展的需要。
　　 最后,本文利用D-InSAR結(jié)合GIS技術(shù)監(jiān)測了唐山煤礦地下開采引起的地面沉降對(duì)萬達(dá)廣場建設(shè)和周邊地區(qū)的影響。結(jié)果表明:隨著時(shí)間的推移和唐山礦區(qū)地下開采的繼續(xù),唐山煤礦區(qū)的北部邊界沒有朝著唐山市萬達(dá)廣場方向擴(kuò)展的趨勢,對(duì)萬達(dá)廣場的建設(shè)