矿区地面沉降的insar监测及参数反演

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1、中图分类号UDCP228500博士学位论文学校代码垃婴密级公珏矿区地面沉降的InSAR监测及参数反演AnalysisofGroundSubsidenceMonitoringinMiningAreasUsingInSARwithParameterInversion作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：副指导教师：论文答辩日期朱煜峰大地测量学与测量工程InSAR理论及其应用地球科学与信息物理学院丁晓利教授李志伟教授劢f；．∥．／答辩委员会主席中南大学二。一三年五月原创性声明IIIJIIrllfII

2、IJIIIIIIIIrllIllfY2425598本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；

3、学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。矿区地面沉降的InSAR监测及参数反演摘要：由于自然条件的原因，煤矿开采多数是地下开采，过度的开采容易破坏当地环境甚至引发多种灾害，如地表塌陷、地表水倒灌等，给国家和当地人民带来巨大损失。然而，目前我国仅靠简单的人工测量手段监测矿区形变，地表植被和水系发育、山势陡峭等地带的地表沉降现象却无法得到有效监测，缺乏开采过程中的形变

4、趋势及灾害预测信息。如何实时、高效监测煤矿开采过程中地表形变变化是防控煤矿灾害的一项关键内容，也是本论文的主要研究目标。论文重点围绕InSAR(合成孔径雷达干涉测量)技术结合位错模型对煤矿矿区进行监测的方法展开研究。针对InSAR技术大尺度形变监测，采用SBAS方法(短基线集)对满足一定时空基线的干涉对进行处理，有效地减弱时空基线引起的失相干问题，在提高D．InSAR结果精度的同时提高形变的时空分辨率；针对大地形变场研究的热门方法．位错模型，研究基于垂直方向的简化后位移位错模型，并结合InSAR结果利用大地测量

5、反演方法反演煤矿塌陷机理。论文主要研究工作如下：1)采用SBAS(小基线集)技术获取丰城某煤矿时间序列沉降图选择江西丰城市某煤矿矿区作为实验区，利用D．InSAR技术对获取的日本ALOSPALSAR数据进行差分干涉测量，采用最优化融合和线性方向窗口的方法生成干涉图，提取矿区2007．2008年矿区形变场。获取煤矿2007．2008年间的7景PALSAR影像，采用SBAS技术对数据进行处理，采用最小二乘法估计出高相干点时间序列上的沉降速率和累积沉降量，得到各影像不同时刻的时间序列沉降图，并利用研究区域已有的监测结

6、果(水准数据)对本文获取的沉降速率和累积沉降量进行验证。2)基于InSAR监测技术的矿区地表形变时空演化规律分析结合常规水准监测数据和InSAR结果，对煤矿工作面开采导致的地表形变时间演化规律进行分析，通过形变时间曲线预报了地表形变所处的演化阶段，结合煤矿采工图及收集到的地表宏观形变信息数据，分析煤矿地表形变空间演化规律，判断矿区工作面地表形变所处的时空演化阶段。3)研究基于煤矿塌陷机理的简化矩形位错理论模型II以Okada矩形位错理论模型为基础，根据煤矿塌陷的特点和煤矿开挖的实际情况来建立合理的地球物理反演模

7、型一简化矩形位错模型，利用简化矩形位错模型对矿区塌陷进行位错位错张裂分量的反演，然后将反演的位错张裂分量模拟计算矿区地表沉降量。4)采用大地测量反演方法对矿区塌陷进行位错位错张裂分量的反演基于简化矩形位错模型，结合水准数据，将最小二乘线性反演算法与蒙特卡罗非线性反演算法分别对丰城某煤矿进行位错位错张裂分量的反演，得到矿区开采过程中的塌陷趋势量。5)InSAR监测数据结合简化位错模型煤矿塌陷的参数反演利用SBAS技术获取的矿区沉降漏斗B、D区域的大概1年内累积沉降量，结合简化矩形位错模型，采用最d"--"乘线性反

8、演算法与蒙特卡罗非线性反演算法分别对矿区的位错位错张裂分量进行反演，并将反演的位错张裂分量来模拟计算矿区地表沉降量，然后将SBAS监测数据反演与水准监测数据反演进行对比分析，并基于参数反演对煤矿开采进度进行了分析；实验结果表明：利用简化位错模型结合SBAS监测技术反演煤矿地表形变是可行的。图60幅，表78个，参考文献137篇。关键词：合成孔径雷达干涉测量，沉降监测，小基线集，位错模型，