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【6h】

时序SAR技术在矿区形变监测中的应用

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1 绪论

1.1 选题背景及意义(Research Background and Significance )

1.2 国内外研究现状(Study Review)

1.3 研究内容(Research Tasks)

1.4 章节安排(Organization)

2 SAR测量技术基础理论

2.1 InSAR技术(InSAR Technology)

2.2 DInSAR技术(DInSAR Technology)

2.3 时序SAR技术(The Timing Seris InSAR Technology)

2.4 本章小结(Summary)

3 基于StaMPS技术的矿区开采沉陷监测与分析

3.1 StaMPS公共主影像选取方法(The Method to Select Common Master Images in StaMPS)

3.2 研究区域概况(General Situation of Experiment Area)

3.3 实验数据处理(Experimental Data Processing)

3.4 实验结果分析(Analysis of Experimental Results)

3.5 本章小结(Summary)

4 Stacking和StaMPS技术在矿区沉降监测中的应用

4.1 研究区域概况及实验数据(General Situation of Experiment Area and Experimental Data)

4.2 Stacking技术在矿区沉降监测中的应用( Application of Stacking Technique in Monitoring Subsidence of Mining Area)

4.3 StaMPS技术在矿区沉降监测中的应用(Application of StaMPS Technique in Monitoring Subsidence of Mining Area)

4.4 本章小结(Summary)

5 基于StaMPS/MTI技术的矿区变形监测与分析

5.1 研究区域概况及实验数据(General Situation of Experiment Area and Experimental Data)

5.2 实验数据处理(Experimental Data Processing)

5.3 StaMPS/MTI技术的误差分析(Error Analysis of StaMPS/MTI Technology)

5.4 StaMPS/MTI、Stacking、StaMPS三种时序SAR技术结果对比分析(Comparative Analysis of Three Techniques of StaMPS/MTI, Stacking and StaMPS)

5.5 StaMPS/MTI技术监测结果分析( Analysis of Monitoring Results by StaMPS/MTI Technology)

5.6 本章小结(Brief Summary)

6 结论与展望

6.1 主要工作及结论(Main Work and Conlusions)

6.2 不足与展望(Deficiencies and Prospects)

参考文献

作者简历

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摘要

煤炭是我国重要的基础能源,其储量在世界排名位列第三,在我国能源开发利用比重中煤炭资源占据绝对的主导地位,煤炭资源的大规模、高强度开采一方面为我国基础建设、经济发展提供能源支持,另一面也给矿区的生态环境带来严峻挑战。煤炭资源高强度大范围开采,导致矿区的采空区面积不断增大,引发严重的矿区生态环境问题,对开采沉陷进行实时动态监测、研究分析矿区沉降规律对解决矿区环境问题至关重要。常规的监测方法在一定程度上可以满足矿区沉陷监测的要求,但存在劳动强度大、效率低下等问题。新兴的DInSAR技术具有全天候、全天时获取大面积区域沉降的能力,观测精度达到厘米甚至毫米量级,但由于受时间和空间基线失相关、大气延迟的影响,降低了该技术的测量精度进而制约了其在长时间形变监测中的应用。高级时序SAR技术可以克服时空基线失相干、大气相位延迟等问题,能够获取观测区域高分辨率、高精度、长时间序列的地面形变,在矿区沉降监测方面具有巨大的应用前景。本文主要采用Stacking技术、StaMPS技术、StaMPS/MTI技术对矿区地表沉降进行监测,主要研究工作及成果如下:
  (1)根据时间基线、垂直基线以及频率基线构建综合相干系数模型,挑选公共主影像,利用StaMPS技术对沛北地区12景ALOS卫星影像进行处理,分析了矿区的沉降速率、时序沉降变化,指出StaMPS技术使用ALOS卫星影像存在的问题以及该技术在监测煤矿开采沉陷区域的适用性。
  (2)分别使用StaMPS、Stacking、StaMPS/MTI三种时序SAR技术对13景TerraSAR数据进行处理,分析StaMPS/MTI技术获取的DEM残差相位、卫星轨道误差相位以及大气延迟相位对监测结果的影响,对比分析三种时序SAR技术获得的沉降速率、时序沉降变化、累计沉降值等方面的差异性。
  (3)利用StaMPS/MTI技术获得的沉降速率、时序累计沉降值对矿区的地表沉降进行分析。在矿区2310工作面分别以100m为间隔提取4个观测点,分析沉降值随时间的变化特征,发现沉降值随时间成线性变化规律;在工作面走向方向和倾向方向布设观测点,提取观测点的时序累计沉降值,分析各工作面在走向方向和倾向方向的沉降规律。

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