基于D-INSAR技术在西北矿区地面沉降监测试验研究

摘要

中国煤炭开采导致矿区大部分地区发生地表沉降现象已经关系到生活的方方面面，重视矿区地面沉降现象，实现矿区地质安全、矿区可持续发展是科学研究的重要目的。因此，需要一种能够持续不间断进行对地有效监测、实时处理数据得到大范围地表沉降信息的技术作为支撑，为更加高效合理的利用煤炭资源，预警地面塌陷等地质灾害提供可靠的决策数据。差分合成孔径雷达干涉测量(D-InSAR)技术具有高效率24小时观测、对地高分辨率成像、结果精确度高、测量范围广的优势，适合将此技术应用在矿区开采导致的地表形变监测中。
　　本论文首先阐述InSAR干涉测量和D-InSAR技术原理和测量方法改进。在此基础上，分析研究了影响D-InSAR测量地表形变的误差因素，对SAR数据的时间空间失相干因素、大气延迟、电离层对测量的影响、卫星轨道偏差以及参考数字高程模型误差等，研究减小误差的方法。其次采用D-InSAR技术开展了地面沉降监测的应用研究，对原始数据、干涉图、干涉滤波图、重去平干涉相位图等进行研究分析，确定形变范围区域。以宁夏北部贺兰山矿区为例，本次实验共收集2014年10月-2017年11月，覆盖实验区域的9幅哨兵1A卫星SAR数据。通过D-InSAR差分干涉处理，获得矿区沉降数据。最后将D-InSAR测量结果与Landsat光学遥感数据结合处理，分析矿区地表开采前后对照图和D-InSAR最终结果的地表沉降图，以时间序列光学图像进行可视化分析。将多组数据处理所得实验结果进行相互对比验证，经研究总结，得出结论如下:
　　D-InSAR技术测量结果可观测到宁夏北部贺兰山矿区某矿地表开采导致形变区域分布，并且获得该实验区域发生形变的地理位置和具体范围，经过对照比较，实验结果与实际情况吻合。D-InSAR测量获得的研究区域沉降量数据是71mm/240d。针对矿区安全开采，可持续发展的需要，运用D-InSAR遥感测量技术结合Landsat光学遥感成像技术的多源遥感数据技术，可以提供快速、大范围、准确的数据支撑，满足矿区安全可持续发展等基本需求。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1课题选取的背景及意义

1．2国内外研究的现状及发展

1．3本文研究内容和方法

1．4论文的章节安排与思路结构

第二章InSAR测量原理与改进

2．1 InSAR测量概述

2．2星载合成孔径雷达干涉测量原理

2．3星载合成孔径雷达差分干涉测量原理

2．4改进差分干涉测量方法

2．5本章小结

第三章D-InSAR测量误差因素研究与分析

3．1失相干因素对干涉测量的影响

3．2电离层对干涉测量的影响

3．3误差因素对地表形变监测的影响

3．4图像配准研究

3．5本章小结

第四章D-InSAR技术监测矿区地表沉降的应用

4．1实验区概况

4．2实验区数据准备

4．3 D-InSAR数据处理

4．4相位解缠

4．5轨道精炼和重去平

4．6多源数据结果分析

4．7本章小结

5．1结论

5．2展望

参考文献

致谢