基于D-InSAR技术的煤矿沉陷监测

论文摘要

InSAR（Synthetic Aperture Radar Interferometry,合成孔径雷达干涉测量）及D-InSAR技术是近年来发展比较迅速的微波遥感技术,它具有全天候、全天时、覆盖面广、高度自动化和高精度监测地表变形的能力,已成为具有很大潜力的空间对地观测新技术。根据差分干涉原理,D-InSAR技术用于地面形变监测可以获得地表分辨单元的微小形变,理论上可达到毫米级精度。该技术用于煤矿沉陷监测,受到地面沉陷量级大、频繁的地面活动、严重的时间去相干等因素的影响,如何有效地利用获取到的干涉信息对煤矿进行不同方面沉陷监测是一个亟待解决的问题。首先,本文从影响干涉结果的误差源入手,通过实验分析了轨道状态误差对干涉结果的影响;比较了基于相干系数配准方法与基于幅度影像相干系数配准方法各自的特点和各自的参数对配准精度的影响;通过实验还分析了枝切法解缠方法和最小费用流解缠方法对矿区塌陷监测的适用性。其次,本文以神木大柳塔矿区为例,分三个时间阶段对各矿的沉陷信息进行了监测,实验证明,利用D-InSAR技术监测矿区沉陷是可行的,不仅可以有效地提供最新的矿区沉陷信息,而且还可以获得矿区沉陷信息的时间序列;通过对矿区时间去相干系数的统计分析得出了该地区的时间去相干规律,给出了矿区沉陷监测的最佳时间间隔;为解决矿区沉陷监测中存在的形变去相干,本文提出了采用内插多视的方法提高监测的形变梯度,实验证明该方法是一种有效的解决形变失相干的方法。最后,本文利用D-InSAR技术监测了发生在神木地区的三次矿震引起的沉陷。研究证明:D-InSAR技术可以用于矿震的沉陷监测。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 合成孔径干涉测量的概述
• 1.2 合成孔径干涉测量技术的国内外应用研究现状
• 1.3 雷达干涉测量在矿区监测中的应用
• 1.4 本文研究的意义及内容
• 第二章 INSAR 及D-INSAR 的基本原理与处理流程
• 2.1 引言
• 2.2 INSAR 测量的基本原理
• 2.2.1 干涉测量的基本原理
• 2.2.2 InSAR 对地形起伏的敏感度
• 2.3 差分干涉测量
• 2.3.1 差分干涉测量的基本原理
• 2.3.2 D-InSAR 监测地表形变的敏感度及极限值
• 2.3.3 干涉相位分析
• 2.4 数据处理流程
• 本章小结
• 第三章 误差及关键算法分析
• 3.1 处理误源差分析
• 3.2 轨道状态误差分析
• 3.2.1 轨道状态误差对干涉结果的影响
• 3.2.2 实验结果与分析
• 3.3 配准方法比较与分析
• 3.3.1 算法介绍
• 3.3.2 实验比较与分析
• 3.4 相位解缠方法比较与分析
• 3.4.1 算法介绍
• 3.4.2 试验比较与分析
• 本章小结
• 第四章 D-INSAR 技术在矿区沉陷监测中的应用——以神木大柳塔矿区为例
• 4.1 采矿沉陷
• 4.2 矿区概况及处理准备
• 4.2.1 矿区概况
• 4.2.2 处理流程
• 4.2.3 矿区的数据状况
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 1992 年-1993 年结果与分析
• 4.3.2 1996 年-1998 年结果与分析
• 4.3.3 2004 年-2006 年结果与分析
• 4.4 时间去相干分析
• 4.5 基于多视处理的矿区沉陷监测
• 本章小结
• 第五章 基于D-INSAR 的矿震沉陷监测
• 5.1 矿震概况
• 5.2 处理结果与分析
• 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢