基于Sentinel-1A数据的矿区地表沉降监测研究

作     者：张国振 

作者单位：内蒙古工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：徐伟;陈曙光

授予年度：2023年

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 081803[工学-地质工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

主      题：地表沉降 Stacking-InSAR StaMPS-SBAS SBAS-InSAR GACOS 老石旦煤矿 新井露天煤矿 

摘      要：开采矿产资源是促进社会经济发展的重要手段,长时间、高强度的开采会造成地面塌陷、地下水污染等一系列问题,所以需要实时监测矿区地表形变。传统的矿区地表沉降监测手段耗费大量人力物力,监测精度差且效率低,InSAR技术在监测地表形变方面具有大范围、全时段、高精度、低成本等明显的优势,成为目前监测矿区地表沉降的主流手段。常规D-InSAR技术受到时空失相干、大气延迟等因素的影响无法长时间监测地表形变,时序InSAR技术克服了上述缺陷,极大的提高了监测精度。本文主要使用Stacking-InSAR技术、StaMPS-SBAS技术、SBAS-InSAR技术对乌海市老石旦煤矿和内蒙古新井露天煤矿进行地表沉降监测,主要工作和成果如下:1.针对老石旦煤矿具体位置未知的情况,本文以Sentinel-1A影像作为实验数据,利用Stacking-InSAR技术对乌海市海南区进行快速时序形变监测,确定老石旦煤矿的地理位置并获取形变速率信息。利用StaMPS-SBAS技术对老石旦煤矿进行重复形变监测,根据矿区实际情况改进StaMPS算法参数,提高形变结果的准确性。针对老石旦煤矿在实际监测过程受到大气延迟影响的问题,对传统数据处理流程进行改进,在相位解缠步骤前引入外部GACOS数据进行大气校正。开发了一款提取剖面和时序点形变信息的图形界面工具,极大提高了StaMPS结果分析的效率,根据提取的形变速率和时序形变信息对老石旦煤矿的沉降范围、规律和趋势进行细致分析,最后将StaMPS-SBAS监测结果与Stacking-InSAR、SBAS-InSAR监测结果进行对比验证。2.针对内蒙古阿拉善左旗新井露天煤矿失相干严重的问题,提出联合StackingInSAR技术与SBAS-InSAR技术共同监测矿区地表形变的方法,Stacking-InSAR技术在获取新井露天煤矿的形变速率信息方面有明显优势,SBAS-InSAR技术在获取新井露天煤矿时序形变信息方面表现良好,根据形变速率和时序形变信息分析新井露天煤矿在发生坍塌前的地表沉降情况,最后与现有的监测结果进行对比验证。