基于DInSAR技术监测集中矿群地面沉降开题报告

1. 研究目的与意义

本课题的研究背景：我国位于亚洲东部，太平洋西岸，西部多高山峻岭，东部多丘陵、平原，湖泊川河星罗遍布，疆域辽阔，地貌复杂，各断带地层发育齐全为储存各种各样丰富的矿产提供了优越的条件。在新中国建立以来，国家大力支持矿业勘察采集工作，到今天已经取得了巨大的成就，现已发现矿产有168种，探明有一定数量的矿产有153种，其中能源矿产8种，金属矿产54种，非金属矿产88种，水气矿产3种，是世界上矿产资源极其丰富的少数几个国家之一。尤其是能源矿产更是我国矿产资源的重要组成部分，煤、石油、天然气在世界和中国的一次能源消费构成中分别为93%和95%左右。由于矿物能源在一次能源消费中占有主导地位，因而对国民经济和社会发展有着特别重要的战略意义。但是，近些年来，由于煤矿资源的开采导致的地面沉降甚至于导致了地面塌陷的案例数不胜数，造成了大量的人员伤亡以及经济损失，在河南省，四川省，山西省等地均频繁出现地面塌陷造成人员伤亡和破坏公共设施的事件，为了防止这种情况，对矿区地面沉降的监测和研究显得而不容缓。对矿区地面沉降的监测和研究一直依赖于传统的水准测量技术，静态GPS测量和动态GPS测量。但是由于矿区地面沉降随时间不均匀无规律的变化，传统的水准测量技术要想准确监测矿区的沉降情况必须不断进行水准控制网的复核，需要大量的外业作业，花费时间长，工作强度大，费用较高，并且由于地面沉降的不均匀性也给外业监测造成了很大的不便，为了解决这些问题，国外的研究学家早在20世纪50年代便开始了对InSAR技术的研究，波兰、法国、美国、意大利都相继开展了大量的研究，并且大部分都取得了满意的研究成果。在20世纪90年代，我国也逐渐开始研究利用合成孔径雷达差分干涉测量技术（DInSAR）监测地面沉降的技术，相比传统的水准测量技术，DInSAR监测矿区沉降具有大面积采样、测量时间短、成本低等优势，为矿物资源的勘探与开采提供了便利，为国民经济的发展作出了巨大的贡献。目的：研究利用DInSAR技术监测集中矿群地面沉降的原理和作业过程，以及研究分析DInSAR监测矿区地面沉降的优势与作用和DInSAR技术的缺点以不足及改正方法的研究，学习利用雷达干涉测量技术监测分析集中矿群地面沉降情况，定量分析由于矿区开采导致的地面沉降值及分布范围，沉降影响面积。通过完成这次毕业论题的研究让自己将大学四年在课堂上和在大大小小的实习中所学到的知识和作业经验付诸于实践，掌握DInSAR监测地面沉降的工作原理和工作流程以及DInSAR监测地面沉降的作用和意义，为即将步入社会走向工作岗位的自己提供丰富的实践经验和可靠的准备工作。

意义：对DInSAR监测集中矿群地面沉降的研究不仅能深入了解DInSAR技术的工作过程和原理，并且能够发现DInSAR技术在监测地面沉降中的不足以及监测时仍存在的问题和不便，为自己以后的工作减轻了负担，使自己对大学四年所学到的专业知识得到了更准确、更具有针对性的掌握和实际联系，使我们对自己的专业能力有更精确的把控，提升了我们的专业素质增强了我们的实际动手能力和创新意识，为毕业之后的工作提供保障。

2. 研究内容和预期目标

主要研究内容：要求利用雷达干涉测量技术监测分析神东煤矿群地面沉降形变场，并对地面沉降形变场分析，分析地面沉降场在地面分布情况、沉降量级及沉降场形状等，要能够针对问题展开分析，熟悉应用相关理论和方法，能够对问题所涉及到相关领域有一定的认识和了解，形成自己的理解；基于dinsar技术对集中矿群沉降进行详细监测和分析，获取监测数据，并对监测数据进行详尽的处理分析研究得到矿群沉降的时空变化趋势，且对dinsar技术沉降监测结果进行精度验证和分析。

关于《基于dinsar技术监测集中矿群地面沉降》传统dinsar的技术方法有三种：二轨法（2-pass）、三轨法(3-pass)、四轨法（4-pass）

二轨法：利用地形数据消除干涉纹图中的地形因素影响、获得变形信息。

3. 研究的方法与步骤

本课题采用的研究方法：利用复雷达图像的相位差信息，根据雷达波长、传感器高度、波束视向、天线基线距之间的几何关系获取图像上点的三维坐标和变化信息，dinsar的工作模式根据差分干涉模式的不同分为：二轨法、三轨法、四轨法。

步骤:二轨法：①利用两幅重复轨道观测的sar数据对生成包含形变相位的干涉图，利用高精度dem和卫星轨道参数生成模拟干涉条纹图。②在干涉条纹图中减去利用dem生成的模拟干涉相位得到地面位移引起的相位差。

三轨法：①利用三幅sar影像，假设第三幅sar影像s3是地表发生形变后获取的图像，获得地表点返回的信号s3(r3)②第一幅图像与第三幅图像发生干涉时，其干涉相位只有地形信息。③由②获得由视线方向形变量引起的相位。④根据干涉条纹图的相位和轨道参数计算求得，可以确定每个像元在视线方向的形变量。并且求得基线距。⑤通过分解获得水平形变量和竖直形变量。

4. 参考文献

闫跃观著.dinsar监测地表沉陷数据处理理论与应用技术研究.中国矿业大学（北京）

史卫平著.dinsar技术及其在矿区地面沉降监测中的应用研究.山东科技大学

赵永华著.基于d-insar技术监测矿区地面沉降变形的研究.长安大学

5. 计划与进度安排

一、研究准备工作阶段：

2022.2.20-2022.3.12 为准备工作阶段，包括查阅资料，实验数据收集等。

2022.3.13-2.19.3.26 为开题阶段，主要工作是撰写开题报告等。