GPS在矿山开采沉陷变形监测中的应用研究.pdf

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1、第1期矿山测量NO．12012年2月MINESURVEYINGFeb．2012doi：10．3969／j．issn．1001—358X．2012．01．029InSAR／GPS在矿山开采沉陷变形监测中的应用研究谢勇(扬州市邗江测量服务所，江苏扬州225009)摘要：文中以现代迅猛发展的合成孔径雷达干涉测量(InSAR)为背景，根据其数据在变形监测中的优势及缺点，提出了一种基于InSAR和GPS之间的互补性，且由InSAR和GPS数据融合的组合系统。该系统能有效提高变形监测精度，特别是在矿山开采沉陷变形监测中的应用，

2、具有非常好的精确性和可靠性。通过对合成孔径雷达干涉测量(InSAR)和GPS原理的描述，及对两者数据融合的分析，对InSAR／GPS在变形监测中的应用前景作了有益的预测。关键词：InSAR；GPS；沉陷；滑坡监测；数据融合中图分类号：P228．4文献标识码：B文章编号：1001—358X(2012)01—0081—03合成孔径雷达干涉测量(InSAR，Interferometrics据本身难以消除的误差，又可以实现GPS技术高时SyntheticApertureRadar)技术在国外已经广泛应用间分辨率和高平面位置

3、精度与InSAR技术高空间分于变形监测⋯。国内研究，游新兆等在长江三峡工辨率和高程变形精度的有效统一。GPS和InSAR技程库区首次利用欧空局提供的1992年5月至2000术的融合将在变形监测中具有广阔的应用前景。年4月间的42幅ERS一1与ERS一2-数据的实验表1InSAR／GPS系统简介明，只要时间跨度不太大，地形起伏较大的山区亦能获得较为理想的干涉图像。李德仁等利用ERS一1合成孔径雷达干涉测量(InSAR，Interferometrics和ERS一2相隔一天的重复轨道SAR数据，经过差SyntheticA

4、pertureRadar)是20世纪90年代末在分数据处理对天津地面沉降进行研究，得到的结果SAR的基础上发展起来的一种新型的空间对地观测与水准测量求得的地面沉降等值线具有明显一致性技术，它能够获取三维成像高精度的地形信息，同时和相似性。目前我国对GPS和InSAR集成技术的研还可以监测地表和冰雪表面的微弱变化，监测时间究还处于起步阶段，仍有许多问题需要探讨。间隔跨度很大，从几天到几年，可获得全球高精度InSAR根据复雷达图像信息的相位差信息，利的、高可靠性的地表变化信息。这使得InSAR在监用传感器高度、雷达波长

5、、波束视向及天线基线距之测地表微小形变方面具有独特的优势，成为监测地间的几何关系，通过影像处理和几何转换来提取地表变化的新手段。面目标区地形的三维信息。其特点是主动式遥感，一般机载InSAR系统观测几何原理如图1。全天候成像，空间分辨率高，覆盖范围大。它固有的两个SAR以一定间距分开安装在飞机上，两个传感局限性在于对大气参数的变化、卫星轨道参数的误器中心连线构成的空间向量称为基线且与飞机航线差和地表覆盖的变化非常敏感，给InSAR图像解译垂直，基线长度B保持不变，基线向量与水平线的夹带来困难。GPS定位具有全天候、

6、高精度、高效率等角称为基线倾角O／。在星载情况下，一般采用单天特点，使它成为变形监测中极其重要的测量手段。线操作模式，卫星以一定的时间间隔和轻微的轨道GPS用于变形监测的作业方法主要有经典静态测量偏离(两个轨道几乎平行)重复对某一局部地区成方法和动态测量方法。有关研究表明：GPS用于像，同样可构成如图1所示的几何配置，只是基线不动态变形监测的水平精度与常规方法相当，但高程再以物理形式存在。一般来说，机载基线长度为十分量比常规方法低。将GPS用于静态变形监测时，米左右，而卫星基线为几百米至1km。为讨论方便，小范围还

7、很理想，很大范围时由于其点位较为稀疏，假设主从像对获取期间无地表形变，且无大气影响，而达不到理想效果，但大量布点在经济上缺乏可行下面将分析如何借助于干涉相位和基线参数来计算性。GPS与!nSAR数据的融合既可以改正InSAR数地表高程。81第1期矿山测量2012年2月残差地形相位以及处理过程中的误差等。然而GPS作为一项发展成熟的大地测量技术，不仅能获取高精度的大地测量控制点，而且能够通过站点和时域间差分校正InSAR大气误差，利用其空间定位优势校正InSAR数据的处理结果进行精确的几何定位或地理编码⋯。不仅如此，

8、基于GPS的连续观测站网数据更能发挥优良的作用：图1InSAR系统的观测几何原理(1)由GPS连续观测站网获得有关的大气参GPS即全球卫星定位系统(GlobalPositioning数，校正InSAR数据中对流层折射和电离层折射的System)是美国国防部研制发展的以卫星为基础的影响；新一代导航定位系统。该系统能满足军事部门和民(2)以GPS的定位结果作为I