基于雷达干涉测量技术监测矿区地面沉降场开题报告

 2022-02-14 19:55:50

1. 研究目的与意义

中国煤炭资源丰富，采矿历史悠久。煤炭的开采和利用给我们带来了巨大的经济利益和社会效益。但同时，煤炭资源的长期开采也给矿区生态环境带来了一系列的损害，这将直接影响到我们的安全生产和生活。例如，由于煤层的开采造成的塌陷地表变形将滞后2-5年甚至可能更长的时间。这种灾害的活动期较长，一般需要30-50年才能逐渐稳定。所以它造成的伤害是长期的，不可逆的。尤其是它对地下水的破坏，将直接导致附近的地下水位下降，浅层的水源枯竭。而且，由于过度开采地下水，将造成地面发生复杂的开采沉陷变形和地面裂缝。这对其上部的各类建筑设施和耕地均造成不同程度的威胁和破坏。因此，矿区地面沉降监测对矿山开采和可持续发展非常重要。常规的矿区地面沉降监测主要依赖于传统的水准测量，静态gps测量或者动态gps测量。
合成孔径雷达差分干涉测量技术（d-insar）是 20 世纪 90 年代发展起来的一项新的空间对地观测新技术，可用于地面沉降、地震形变、火山运动、山体滑坡以及冰川运动等地表微小形变的监测，其精度可以达到厘米级甚至毫米级。与传统地面沉降监测技术相比，d-insar 技术具有大面积采样、测量时间短、成本低等优势。d-insar 技术将是未来地面沉降监测技术发展的方向。由于 d-insar 技术受时间去相干、基线去相干、大气效应的影响，其在矿区地面沉降监测方面的应用还有待进一步的完善。因此，研究
insar 技术在矿区地面沉降监测中的应用具有重要的应用价值和广阔的发展前景。

中国煤炭资源丰富，采矿历史悠久。煤炭的开采和利用给我们带来了巨大的经济利益和社会效益。但同时，煤炭资源的长期开采也给矿区生态环境带来了一系列的损害，这将直接影响到我们的安全生产和生活。例如，由于煤层的开采造成的塌陷地表变形将滞后2-5年甚至可能更长的时间。这种灾害的活动期较长，一般需要30-50年才能逐渐稳定。所以它造成的伤害是长期的，不可逆的。尤其是它对地下水的破坏，将直接导致附近的地下水位下降，浅层的水源枯竭。而且，由于过度开采地下水，将造成地面发生复杂的开采沉陷变形和地面裂缝。这对其上部的各类建筑设施和耕地均造成不同程度的威胁和破坏。因此，矿区地面沉降监测对矿山开采和可持续发展非常重要。常规的矿区地面沉降监测主要依赖于传统的水准测量，静态gps测量或者动态gps测量。

合成孔径雷达差分干涉测量技术（d-insar）是 20 世纪 90 年代发展起来的一项新的空间对地观测新技术，可用于地面沉降、地震形变、火山运动、山体滑坡以及冰川运动等地表微小形变的监测，其精度可以达到厘米级甚至毫米级。与传统地面沉降监测技术相比，d-insar技术具有大面积采样、测量时间短、成本低等优势。d-insar技术将是未来地面沉降监测技术发展的方向。由于 d-insar技术受时间去相干、基线去相干、大气效应的影响，其在矿区地面沉降监测方面的应用还有待进一步的完善。因此，研究

d-insar技术在矿区地面沉降监测中的应用具有重要的应用价值和广阔的发展前景。

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2. 研究内容和预期目标

本文对 d-insar 技术在矿区地面沉降监测中的应用进行了全面系统的研究，主要研究内容与成果如下：
（1）系统论述和深入分析了 insar 重建 dem 及 d-insar 监测地表形变的基本原理和数据处理流程。

（2）深入分析 d-insar 数据处理过程中的图像配准、去平地效应、相位解缠、地理编码及形变图生成等关键技术，并分析影响 d-insar 技术测量精度的误差源。

（3）以某一矿区地面沉降为研究对象，利用 6 景 envisat asar 数据，开展了 d-insar 技术在矿区地面沉降监测中的应用试验，取得良好的应用效果。

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3. 研究的方法与步骤

本文对 d-insar 技术在矿区地面沉降监测中的应用进行了全面系统的研究，主要研究内容与成果如下：
（1）系统论述和深入分析了 insar 重建 dem 及 d-insar 监测地表形变的基本原理和数据处理流程。

（2）深入分析 d-insar 数据处理过程中的图像配准、去平地效应、相位解缠、地理编码及形变图生成等关键技术，并分析影响 d-insar 技术测量精度的误差源。

（3）以某一矿区地面沉降为研究对象，利用 6 景 envisat asar 数据，开展了 d-insar 技术在矿区地面沉降监测中的应用试验，取得良好的应用效果。

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4. 参考文献

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葛大庆,王艳,郭小方,等.利用短基线差分干涉纹图集监测地表形变场[J].大地测量与地球动学,2008,28(2):61-66.
李国华,薛继群.基于短基线集技术的矿区开采沉陷监测研究[J].测绘与空间地理信息,2013,36(3):191-196.
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罗海滨, 何秀凤. 基于DInSAR方法监测南京地表沉降的结果与分析[J]. 高技术通讯, 2008, 18(4):418-421.
赵伟颖, 邓喀中, 杨俊凯,等. DEM精度在DInSAR监测采空区沉降中的影响[J]. 煤炭工程, 2015, 47(3):90-92.
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张诗玉, 谭继强, 史红岭,等. 基于DInSAR的天津地面沉降信息提取及精度评定[J]. 测绘与空间地理信息, 2013, 36(5):9-12.
高晓雄, 李达, 高明章. 基于DInSAR技术的矿区地表三维形变监测[J]. 煤炭技术, 2016, 35(7):100-102.
矿区地表形变监测PS-DInSAR应用方法研究[D]. 太原理工大学, 2011.

5. 计划与进度安排

一、研究工作准备阶段（2022.2.20——2022.3.26）：

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——2022.3.26为开题阶段，主要工作是撰写开题报告等。

二、研究工作开展阶段（2022.3.27——2022.5.21）：

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