insar监测费用7篇insar监测费用 川|IJJI⋯IjII|JJI』IIJIJjJIIJJJII|||IIfI⋯Y3545622学校代号!Q曼兰鱼分类号工型垒Z垦学号15下面是小编为大家整理的insar监测费用7篇,供大家参考。
篇一：insar监测费用
IJJI⋯IjII|JJI』IIJIJj JIIJJJII|||IIfI⋯Y3545622学校代号!Q曼兰鱼分类号工型垒Z垦学号15101030017密 级公五卫沙理歹文学硕士学位论文某钻井水溶开采矿区InSAR监测的关键算法及精度分析学位申请人姓名鍪送所在学院銮塑运逾王猩堂瞳指导教师贺跃光教授学科专业塑』坌型堂皇量丕研究方向丕丝型量堂皇塑』量王猩论文提交日期 201 8年4月万方数据学校代号：10536学 号：15101030017密 级：公开长沙理工大学硕士学位论文某钻井水溶开采矿区I nSAR监测的关键算法及精度分析学位申请人姓名 送送指导教师 贺医羞塾握所在学院童适运捡王程堂医专业名称太丝型量堂皇塑』量工猩论文提交日期2Q!墨生垒旦论文答辩日期 2Q!墨生鱼旦答辩委员会主席郭云珏教援万方数据
Key Algorithms and Precision Analysis ofInSAR Monitoringin a Drilling W乱er．Soluble Mining AreabyZHANGQiB．E。(Hunan UniVersity of Science and Tecllnology)20 l 5A thesis submitted in parrtial satisfaction of theRequirements forthe degree ofMaster of EngineeringGeodesy and SuⅣey EngineeringChangsha UniVersity of Science&TecllnologySupervisorProfessor HeYrueguangApril，2018万方数据
长沙理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：张王婪日期：加堰年 ‘月『『日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本论文收录到《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。本学位论文属于1、保密口，在 年解密后适用本授权书。2、不保密曰。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：张z粪 日期：bfl年e月l／日导师签名：《泌步日期：2aI譬年 6月l 1日万方数据
摘 要针对某钻井水溶开采矿山，选取2015年12月24日至20l 7年8月27日的Sentinel．1ATOPSAR影像数据，分别采用D．InSAR和PS．InSAR技术，研究该矿区地表沉陷监测关键算法和精度。论文主要研究内容如下：(1)分析D．InSAR技术相位贡献值，比较4种差分干涉测量方法的优缺点，选择DEM二轨法进行D．InSAR数据处理；为克服D．IflSAR技术易受时间、空间失相干和大气效应等影响，采用PS．InSAR技术进行沉陷监测。(2)基于ENVI SARscape软件平台，选取8景Sentinel．1A TOPSAR影像数据，研究D．InSAR关键步骤的算法：对比Adaptive、Boxcar和Goldstein滤波后的干涉图和相干性系数图，得到有效去除噪声和提高干涉相干性的算法；分析区域增长法、Delaunay MCF和最小费用流相位解缠结果，获得解决2兀模糊度的最优相位解缠算法；分析轨道精炼和重去平过程中的线性、自动和轨道优化结果，选取最佳轨道精炼算法；将该钻井水溶开采矿区地表形变值导入Arc GIS中进行制图和统计分析，获取该水溶开采矿区地表形变的特征和趋势，结合8期实测水准数据，评定出D．InSAR的数据质量估算精度和沉陷监测精度。(3)针对水溶开采矿区地表沉陷持续时间长、变形平缓且线性的特征，选取37景Sentinel．1A TOPSAR数据，采用双重阈值法进行PS候选点的选取，得到最佳相干系数阈值和振幅离差指数阈值，获取该水溶开采矿区最佳的地表形变值及形变速率，并与D．InSAR结果和实测水准数据对比，评定出PS．InSAR的沉陷监测精度。通过D．InSAR和PS．InSAR技术在该钻井水溶开采矿区地表沉陷监测的关键算法优选和精度分析，得到InSAR技术监测该类钻井水溶开采矿区地表形变具有高灵敏度、宽覆盖率、全天候全天时，且可提供厘米级甚至毫米级的矿区地表沉陷监测精度的结论。关键词：钻井水溶开采；D．InSAR技术；PS．InSAR技术；沉陷监测；关键算法；精度分析万方数据
ABSTRACTAccording to a drilling water—soluble mining mine，the sentinel—l A TOPSAR image datafrom December 24，20 1 5 to August 27，20 l 7 was selected to study the key algorithms andprecision of su—’ace subsidence monitoringinmining areas by using D-InSAR andPS·InSAR technology respectiVely．The main research contents of thepaper were asfolIows：(1)By analyzing the phase contribution VaIue of D-InSAR technology，the adVantages anddisadVantages of the four di脏rentialintemrometry methods were compared，and DEMt、Ⅳo—pass for D—InSAR data processing was select．In order t0 oVercome the en’ects ofD-InSARtechnology on the incoherent and atmospheric efrects，PS-InSAR technology wasused for defomlation monitoring．(2)Based on ENVI SARsc叩e soRware platfornl，eight Sentinel—l A TOPSAR image datato study the key steps of D-InSAR algo“thm research were selected．By Comparing withAdaptiVe，Boxcar and Goldstein filtered interfbro铲ams and coherence coemcient maps，anaIgorithmforremoVing noise e丑’ectiVeIyaJldimproVing interferencecoherence wasobtained．By analyzing the phase—unwrapping resuIt of R七gion Growing，DeIaunay MCFand Minimum Cost Flow，an optimal phase unwrapping algorithm for solVing 2丁c锄biguitywas obtained．By analyzing the linear，automatic and orbital optimization resuItsinrefinement and re—flattening processes，the best re6nement algorithm was selected．Thesu—’ace deformation Value of the drilling wate卜soluble mining area was imported into ArcGIS for mapping and statistical analysis，and the characteristics and trends of surfacedefomlation in the water_soluble mining area were obtained．According to the actualmeasured leVel data，the data quality estimation accuracy and defo瑚ation monitoringaccuracy ofthe D—InSAR were eValuated．(3)For thecharacteristics of long-tenn su—’ace settlement，slow and linear deformation inwate卜soluble mining areas，thirty—seVen sentinel—l ATOPSAR image data were selected．The double—threshold method was used to select candidate points of PS．The best coherencecoemcient threshold and amplitude deViation index threshold were used to obtained the bestII万方数据
su—’ace deformation Value and defornlation rate in the water．soIubIe mining area．WithD—InSAR results and actual measured leVel data compared，the accuracy of defomlationmonitoring of PS—InSAR is eValuated．By applying D—InSAR and PS-InSAR technology tothe surface mining subsidencedeformation monitoring aIgorithm and precision study in a drilling water-soluble miningarea．It was concluded血at the InSAR technology was used to monitor the su—’acedefornlation of the drilling wate卜soluble mining area with high sensitiVity，wide coVerage，all·weather，all-day and the monitoring accuracy reached centimeters or eVen millimeters．Key words：dri¨ing wate卜soluble mining；D—InSAR technOIogy；PS—InSAR technology；deformation monitoring；key algorithms；precision analysisIII万方数据
目录摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．IABSTRACT⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．II第一章绪论1．1选题背景与意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(1)1．2国内外研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(3)1．3研究内容与技术路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(7)第二章 D．InSAR和PS．InSAR技术基础2．1 SAR的发展⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．(9)2．2 D．InSAR技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(9)2．3PS．InSAR技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．(1 8)2．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。(25)第三章某钻井水溶开采矿区D．InSAR监测的关键算法及精度分析3．1矿区概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。(27)3．2 D．InSAR数据获取⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．(28)3．3 D．InSAR数据预处理和关键算法优选⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(30)3．4 D．InSAR形变分析和精度评定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．(38)3．5本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．(47)第四章某钻井水溶开采矿区PS．InSAR监测的关键算法及精度分析4．1 PS．InSAR数据获取⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(49)4．2 PS．InSAR数据预处理和关键算法优选⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(50)4．3 PS．InSAR形变分析和精度评定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(59)4．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．(61)结论与展望主要结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一(63)展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．(64)参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(65)致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(7 1)附录A(攻读硕士学位期间发表学术论文情况)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(72)附录B(攻读硕士学位期间参与的主要科研项目)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(73)万方数据
第一章绪论1．1选题背景与意义第章绪论 弟一旱硒比我国已探明的盐类矿产资源储量约4．45万亿t，是全世界拥有丰富盐类矿产资源的少数国家之一【l也]。盐类矿床开采始于湖盐，以我国山西运城盐湖最早，远在五六千年前就已开发利用盐湖卤水(包括石盐水溶后形成的卤水)晒制食盐。凿井开采地下卤水始于战国末期秦孝文王时(公元前250年)，距今已有2260多年。北宋庆历年间(公元1041～1048年)发明“卓筒井”，利用“圜刃式钻头”、用“冲击式顿钻法”钻凿下有竹筒套管的小口径深井，首先用于开采地下卤水，距今已有960多年。钻井技术应用于古代盐类矿床进行水溶开采始于清光绪十八年(公元l 892年)，距今已有120多年，这与欧美发达国家基本上同步，但因长期战乱和封建制度等影响而落伍。20世纪60年代以来，钻井水溶开采技术逐渐引起人们的重视，我国在总结长期水溶开采经验的基础上，引进石油和地矿行业先进的技术和设备，研究应用国外各种先进的钻井水溶开采方法，并取得长足发展，有的己达到世界先进水平。钻井水溶开采法是通过钻井将水溶剂(有时加少量辅助溶剂)注入矿床，经过物理化学作用，将易溶于水的盐类矿物溶解成卤水，然后进行采集、运输的采矿方法。然而这项技术也会造成开采矿区地表沉陷和冒卤等不容忽视的问题，开采沉陷是由于局部岩盐被开采后会遗留下较大溶腔，当溶腔扩大到一定范围，溶腔顶板在岩土体自重和荷载的作用下，所受张拉应力超过极限抗拉强度，就会导致上覆顶板移动变形，甚至断裂、塌陷，形成沉陷盆地，若不及时采取措施进行有效的监测和控制，地面沉陷使得矿区上方的建(构)筑物、道路等基础设施产生移动变形，当超过一定范围，就会造成建筑物开裂甚至倒塌，道路出现裂缝等事故的发生，如南斯拉夫的Tuzla盐城和意大利Burian盐矿等因开采沉陷而造成大量房屋被毁、居民被迫迁出的灾难性事故[3】；冒卤是由于上覆顶板的断裂导致富含开采矿物成分的溶液卤水溢出，使得河流和地下水受到严重污染，大量水生动植物死亡，并产生刺鼻气味，严重影响矿区居民生活环境，如长山盐矿的冒卤事故，造成矿区地表土地盐碱化，严重影响农业生产【4j。因此，必须对钻井水溶矿区地表开采沉陷进行实时动态监测，获取该矿区地表形变的沉陷数据，通过分析掌握矿区开采沉陷的规律和趋势，并采取有效的预防、控制l万方数据
硕士学位论文措施，减少矿区地表沉陷的发生，达到改善矿区居民生活环境和促进农业生产的目的。对于钻井水溶矿区地表开采沉陷沉陷监测一般采用水准仪、GPS等精密仪器进行定期观测，获取水溶开采矿区地表实时沉陷数据，然而水准或GPS监测是基于离散点的观测，且现场水准点或GPS点容易损坏。因此，国内外研究人员也在积极寻求一些先进的监测手段，比如近景摄影测量技术和三维激光扫描技术，虽然这些方法实现水溶开采矿区非接触式监测，工作效率得到极大提高，但是也存在监测范围较小、野外劳动强度较大和易受时间气候影响等缺点...
篇二：insar监测费用
7卷第1期2015年3月地震地质SEI SM O LO G Y AN DG EO LO G YV01．37．N o．1M ar．，2015doi ：10．3969／j ．i ssn．0253—4967．2015．01．017通过InSAR与G PS数据融合获取汶川地震同震三维形变场宋小刚1’申1) 中国地震局地质研究所，地震动力学国家重点实验室，北京1000292) 中国石油大学( 华东) ，地球科学与技术学院，青岛266580星1’ 2’ 4姜宇2’万剑华2’单新建1’屈春燕1’摘要针对InSAR与G PS两类独立的观测数据，利用广义测量平差理论中方差分量估计法，合理分配权重，有效地融合了这两类观测数据，从而估算出了地表在三维方向上的形变场。以四川汶川地震为例，利用InSAR干涉测量结果和一定数量的G PS观测值，通过该方法获取了地震断层两侧高相干区域上三维形变场，清晰地显示了汶川地震的逆冲和右旋走滑分量的位置分布整体特征。结果表明，在EW 、SN 和U D 方向上地表形变量与G PS结果能够很好地吻合，融合结果在三维方向上的均方根误差均不超过5cm ，证明了该方法能够得到精度较高的地震同震三维形变场，也揭示了利用方差分量估计法对相互独立数据之间有效融合的可行性。关键词汶川地震三维形变方差分量估计InSARG PS中图分类号：P315．72+5文献标识码：A文章编号：0253—4967( 2015) O 卜0222—10O引言合成孔径雷达干涉测量( InSAR) ，因具有空间分辨率高、监测范围广和费用低廉等优点，已经成为监测地表形变的主要方法之一( M assonnet往由于数据的限制，只能利用单一轨道SAR数据进行干涉测量，得到的结果是地表各个方向的形变在雷达视线方向上的投影，因而无法获取研究区真实的三维位移场。G PS可以精确测定地表三维方向上的形变，但是G PS站点受环境条件和成本的限制，往往分布稀疏、空间分辨率有限。如何将高空间分辨率的InSAR观测结果与高时间分辨率的G PS观测结果有效地融合，国内外很多学者开展了研究。G e等( 2000) 提出了D ID P方法，在时空域内内插InSAR和G PS数据来获取地表三维形变场；G uem undsson等( 2002) 结合G PS与InSAR数据，应用马尔可夫随机模型和模拟退火法进行干涉图像相位解缠，初步实现了InSAR与G PS数据的融合，得出了冰岛地区高空间分辨率的三维地壳变形场；Sam sonov等( 2006，2007) 在联合InSAR和G PS数据方面提出了解析法，并于2007年将这种方法进行了改进，得到了南加州地区地表三维形变场。这些方法在联合InSAR和G PS数据方面提供了很好的思路，但是在融合2类观测eta1．，1993) 。然而，在很多的研究中，往( 收稿日期] 2013—04-07收稿，2014-12-10改回。[ 基金项目]中国地震局地质研究所基本科研业务专项( IG CEAl 010) 和国家自然科学基金( 41111140386) 共同资助。$通讯作者：申星，男，在读硕士研究生，E-m ai l ：shenxi ng—cum t@ 126．CO In。万方数据1期宋小刚等：通过InSAR与G PS数据融合获取汶川地震同震三维形变场223数据时没有对数据进行合理的定权处理。本文结合已有的G PS观测资料( W ang，2011) 和InSAR观测资料( 屈春燕等，2008) ，对四川汶川M 。8．0地震展开研究。首先，利用精度较高的G PS数据对InSAR数据进行校正；然后，利用方差分量估计合理定权的方式来融合2种类型的观测数据，获得了汶川地震三维形变场；最后，对融合结果和G PS实测值进行比较和精度验证。结果表明，该方法能够得到精度较高的同震三维形变场，均方根误差均不超过5cm 。1数据的选取汶川地震发生在青藏高原东北缘龙门山断裂带上，断层上、下盘之间地形起伏剧烈、植被覆盖茂密。L波段SAR数据波长较长穿透能力较好，获取的SAR图像可以保持较高相干性( 孙建宝等，2006) ，有效地克服了雷达回波中高噪声的影响，提高了干涉相位的信噪比。因此，在处理过程中选取ALO S／PALSAR雷达数据作为干涉数据源。选取汶川震区471～477共7个条带震前、震后共112景不同时段的Level 1．0级数据，采用瑞士G AM M A软件处理平台，按断层上、下盘分别进行干涉处理，再将南北两盘地震干涉形变场进行拼接。通过配准、滤波、相位解缠等一系列处理步骤，最后得到数值化的形变场图( 屈春燕等，2009；单新建等，2009) 。地震破裂带附近存在严重失相干现象，InSAR无法在该区域获取有效的形变信息，在数据处理中加以去除。汶川地震前中国地壳运动观测网络和国家重点基础研究发展计划项目组在龙门山断裂带两侧分别布设一定数量的G PS观测点，这些点都是进行长期观测的稳定点并用钢筋混凝土进行加固，安装强制对中装置，在地震发生以前已经有多期观测并有一定数据积累( 国家重大科学工程中国地壳运动观测网络项目组，2008) 。甘肃省、陕西省等地方测绘局也布设了不同等级的G PS点，这些G PS站点为震后同震形变场的获取和研究提供了极为重要的资料。汶川地震后，中国地震局和国家测绘局以及地方测绘局等单位快速实施了震区G PS点的复测，其中W ang( 2011) 全面地给出了国家连续G PS站点和流动复测的G PS站点在同震三维方向的位移量。为了计算方便，选择研究区域为近断层两侧附近，如图l ( 30．5。～32．5。E，103。～105。N ) 。InSAR获取的LO S形变量是一相对值，常规差分干涉测量受到时间、空间失相干的严重制约和大气延迟以及D EM 误差等因素的影响( 班保松，2010) ，所以首先考虑用精度较高的G PS点来校正InSAR观测值。2利用G PS数据对InSAR观测值进行校正InSAR观测值中包含轨道误差、大气延迟误差、失相干、D EM 误差等各项误差( W ri ghta1．，2004) ，再加上InSAR这个相对观测量本身存在着系统性偏差，所以在与G PS数据融合之前，首先利用精确的G PS形变观测数据对InSAR形变场进行校正。文中使用的InSAR条带数据共5条，利用每个InSAR条带范围内的G PS站点对该条带进行改正。具体改正步骤为：1)利用InSAR成像几何关系将G PS站点在u、E、N 3个方向的观测量投影至LO S向即可得到LO S向的G PS形变值；2) 针对每个条带，利用其所覆盖的G PS点，拟合G PS投影值与相同位et置处的InSAR观测值间的多项式关系，拟合公式采用：g=ah2+bh+c( 其中o，b，c为拟合系数，h为InSAR观测值，g为G PS投影值) ；3) 利用拟合得到的多项式对每个条带的InSAR观测值万方数据
224地震地质．501020102．501030103．501040104．50105。105．501060l O {InSAR形变场。连续G PS点+移动G PS点撕+柏矿*毒+●J ‘：+粤‘’牛￥幸1+★++●+．’ ⋯羔嫩一．．覃一⋯ f“ 盛j瞬尹≯⋯。击-酋曩一．．+1_P≮· ：+。卞、．!r+⋯‰。· 誓J篷夏蕊鬟．+_办．，．。}露■ 懋瑟亵+‘ 弗+告_· ‘ 一一十。溢7熟■ ⋯卡÷善+—}．．．．^．事+幸■ "。’+审T一梦+．车．特．纛千0堂卡^★o★．．．^⋯oooUo毫＼衄{磁鼙图1重采样后InSAR视线向形变场和G PS站点分布Fi g．1D ow n—sam pl edI nSAR LO S def orm ati on fi el d and the di stri buti on of G PSsi tes．0表示中国地壳运动观测网络站点，★表示国家测绘局和地方测绘局布设不同等级测绘控制点进行校正：Y=a3c2+bx+c( 其中a，b，C为拟合系数，戈为InSAR观测值，Y为InSAR改正后的值) ；4) 然后将5个矫正后的条带数据进行拼接，得到改正后的InSAR形变场( 图3) 。为了评价改正的精度，抽取76个G PS点用来进行改进前、后结果的比较，部分结果列于表1中。在剔除掉>2倍中误差的点后，计算得到改正前G PS与InSAR观测值之差的中误差是15．17cm ，改正后降为4．72cm ，改正效果明显。图2为表1结果的直观显示，可以看出，改正后InSAR与G PS差值整体变小，更接近于0。3利用方差分量估计融合InSAR与G PS估算三维形变量3．1三维形变矢量和LoS向的关系InSAR测量结果是地表各个方向的形变在雷达视线方向( LO S) 上的投影，由单一的InSAR观测值难以计算得出地表在水平和垂直方向的真实形变量，被称为LO S向模糊问题( 洪顺英，2010) 。如图4所示u。，U 。，u。是在( U D 向之U ，EW 向之E，N S向之N ) 3个方向的分量，0为卫星入射角，a为卫星轨道方向的方位角。AZ为雷达图像方位向，ALD 为距离向。d∞。是卫星视线向形变量，y。是测量误差( 轨道误差、大气延迟、失相干和D EM 误差等) 。则雷达视线方向的形变可以用下式表示：，3、，3、LI．os=si nocosI d一—■ 叮『l uN +si nosi nI Ot一_=■ 盯I＼U E+cos0U u+VLos( 1)／／、z，ALO S／PALSAR的雷达卫星是升轨观测，从图像的头文件中获得中心入射角0为38．70，卫星轨道方位角O t为349．7。，上式可以转换为矩阵的形式：24688642LLLL蚴嘶叫眦。加加加m万方数据
宋小刚等：通过InSAR与G PS数据融合获取汶川地震同震三维形变场225EU＼蛔l似漤G PS点数图2InSAR改正前、后与G PS的差值比较Fi g．2D i f f erences betw een uncorrected，corrected I nSAR and G PS observati ons．红色虚线与黑色线分别是校正前、后InSAR与G PS的差值1030103．501040104．50105032．5032031．5031。30．50图3校正后InSAR形变场Fi g．3G PS- corrected InSAR def orm ati on fi el d空白区是InSAR失相干造成的无值区域OOOO∞∞∞o也4曲矗—㈠二二二二：㈡H㈠㈠二二㈠¨嘲嘲誓■■■_■■万方数据
226地震地质卫星八；鳓ALD_／．7 ＼√／一。／。uP8N N N LO SN＼，／，／＼b蕊1．。jj、、彳／oV／／7、／＆每t拖r。．E图4LO S向形变与三维形变分量几何示意图( a) ，地表位移三维分量水平投影( b)Fi g．4G eom et ryfor LO Sdi spl acem entand 3- Dcom ponents( a) and pl ane proj ecti on( b)[LLos]=[o．78043一o．615 17一o．11 170]J u。|+VL。。( 2)利用平差处理后的改正数加权平方和y7Py来估计观测值的方差刍；，、孑j ：，再依据观测值的方差‰。，=卜。in胁s卜i3盯)一sin鲫n卜i3刁cos0]k㈩‰d=[i；；]吲㈩万方数据
1期宋小刚等：通过InSAR与G PS数据融合获取汶川地震同震三维形变场227设定2类观测值的权阵P。，P：初始值为单位权，相应的构成2组误差方程式为』y-2B-卜L1【％=B：贾一L：计算观测值改正数的加权平方和形。和系数矩阵s：形。=[y；P。V，嗳P：V2]s==[7。1。—2t。r，(。gⅣ-一l，NⅣ1，)Ⅳ+一。?：：y一1—。1’ 2凡：——2。t，r。(ⅣN一，ⅣIN：1，N．．-1竺≥一。Ⅳ：，：]那么根据赫尔默特方差分量估计的严密公式( 式( 8) ) ，可以估算单位权方差舀s冰a=W 。( 5)、7( 6)c7，l打( Ⅳ1Ⅳl Ⅳ1Ⅳ2)凡2—2￡r(Ⅳ1Ⅳ2)+打(Ⅳ1Ⅳ2)2J( 8)式(8)中：a=[占：。舌i：]。需要判断；：：和占j ：是否接近，如果两者不接近，以此方差估值再次定权，定权公式：p：=了÷ _(i =1，2)，然后将新的权阵带入到式(3)～(8)迭代运算；如果两者接近，可以认为定权O -o。P。1是合理的，终止迭代。最终利用最小二乘的原理得到研究区域的三维形变场，结果如图5所示。图5a为EW 向形变量，可以看出断层上盘向东移动，最大位移量为201．1l cm ，断层下盘向西移动，最大位移量为228．14em ，总体显示出右旋的趋势，而在断层的两端出现了不一致性。图5b为sN 向形变，可以看出断层上盘向南移动的区域在主震附近，最大位移量为81．07cm ，下盘几乎整体向北移动，最大位移量为68．65cm 。主震附近上、下两盘相对形变值较大，说明该区域逆冲分量最大，往N E方向逐渐减弱。东北段显示出下盘向南运动，这正好解释了东北段运动的特点：以右旋走滑为主，而逆冲分量微弱。所以从水平形变分量来看，整体显示出右旋走滑兼逆冲的运动特征。图5c为U D 向形变，可以看出，发震断层上、下盘靠近断裂带附近出现多处规模不等的局部隆升和下沉，最大隆升量和最大沉降量分别27．81em 和70．65cm 。总之，三维方向的形变特征可以清晰地显示出断层局部运动特征，也反映了发震断层运动的复杂性和非均匀性。4G PS实测结果与融合结果的比较分析为了评价数据融合结果的精度，选取了50个G PS点来进行对比检验。如图6，在EW 向G PS观测值与融合结果的偏差为一3．79～8．29cm ，其均方根误差为3．47cm ；SN 向偏差为一4．49～1．19cm ，其均方根误差为1．31em ；U D向偏差为一3．63～3．97cm ，其均方根误差为1．93。m 。其中精度评定公式为：舀：± ／堕(n代表观测点数，△ 为GPs实测值和计算值之问的差值) 。从比较结果中可以看出，G PS和InSAR在水平方向和垂直方向都符合得较好，三维位移分量均方根误差均不超过5cm 。三维位移分量中EW 向与U D 向精度相差不大但明显低于sN向，分析汶川地震断层错动方向与实测G PS和InSAR观测数据特征，总结其中的原因可能包万方数据
228地震地质37卷aE- W 向形变( E向为正)b N —S向形变( N 向为正)go＼娅】制磷80604020g＼翌o一20陕一40一60—80cu—D向形变( u向为正)图5利用方差分量估计得到的汶川I地震三维位移场形变融合结果Fi g．53- Ddef orm ati ons fi el d esti m atedby VCE( Vari ance Com ponent Esti m ati on) basedon G PS and InSAR．含以下3个方面：( 1) 汶川I地震发生在以N E向的映秀-J L J l l 断裂为核心的龙门山断裂带上，而ALO S卫星飞行的轨道方位角是349．7。近SN 方向，SN 向形变对LO S向贡献很小，所以InSAR观测量主要是EW 向和U D 向形变的贡献量。在利用方差分量估计融合时，SN 向分量以G PS贡献为主，相应的权重较大，因此最后结果的精度会高于EW 向和U D 向。( 2) InSAR观测值是某一像元对应空间分辨单元内多点的平均值，而G PS实测的结果是某一点的真实值，再加上大气、轨道及地形误差的影响，InSAR观测值精度较低，而在数据融合时，虽然有G PS观测量的存在，但是InSAR对EW 向和U D 向分量的贡献较大，从而导致这2个方向整体精度偏低。( 3) InSAR测量结果是主震发生前后对获取的SAR影像进行处理，其中数据选取距离主震发生时刻少则几天多则几个月，而此期间对汶川M 。8．0特大地震来说，余震和地表弹性恢00OO050删嘲砌∞oooo之O00OO0O∞加moo之o4巧“o。I几㈨⋯㈠㈠㈠■㈡=二¨川H瞄—■■■■I■万方数据
1期宋小刚等：通...
篇三：insar监测费用
大学硕士学位论文基于SNAS-InSAR技术的大同市地面沉降监测研究姓名：山锋申请学位级别：硕士专业：大地测量学与测量工程指导教师：张永志20110524摘要地面沉降是一种地面缓慢降低的环境地质现象，它集中于城市范围内，分布较广，危害性较大。因此，我们必须采用合理的监测手段，及时发现地面沉降。地面沉降是大同市较为突出的地质灾害之一，大同市地表、地下各类建筑物已经因为地面沉降遭到不同程度破坏，地面沉降的持续发展还加剧了大同市地裂缝的活动。合成孔径雷达干涉测量( InSAR) 是20世纪60年代发展起来的--I" -J 新技术，而小基线集技术( SBAS．InSAR) 是在InSAR基础上进行了创新。本文首先详细分析了InSAR技术和D．InSAR技术及它们的原理，接着介绍了InSAR新技术以及InSAR常用的软件。本文应用SBAS．InSAR技术，利用现有的大同地区EN VISAT数据，对大同地区的地面沉降进行试验研究，计算大同市地面沉降量。最后将利用SBAS．InSAR技术所得出的监测结果与GPS测量的监测结果进行对比分析，得出了以下结论：1．InSAR技术与传统测量手段相比较，具有高分辨率、灵活性强等特点，不受地形的影响，而且监测成本较低，在城市地面监测中具有很大的优势和很好的应用前景。SBAS．InSAR技术可以更加充分利用数据，利用小基线集技术可以批量处理InSAR数据，并得到良好的结果。2．通过SBAS-InSAR技术对大同地区多景InSAR数据处理，由处理结果得出大同地区地面沉降的空间分布不均，形成明显的沉降漏斗。沉降量较大的区域主要分布市中心，且年均沉降量为1．5era，郊区比较稳定。3．通过调查研究，分析了大同市地面沉降与地下水的开采在空间上和时间上的分布关系。结论表明由于地下水的开采，加剧了大同市地面沉降，并且地面沉降的发生也将加剧地裂缝的发生。关键词t合成孔径雷达干涉测量，大同市，地面沉降，小基线集
AbstractLand subsi dence i s an envi ronm entalgeol ogi cal phenom enonthat theground surfacedescendssl ow l y．It al w ays happenedi n urban areas，嘶mgreatharm ful ness andw i despread．Therefore，w em ust use reasonabl em oni tori ngtool s to di scover the l and subsi dence i nti m e．Land Subsi dence i s one of the m ostprom i nent geol ogi caldi sasters i nDatong．Al l ki nds ofbui l di ngson and under thegroundsurface has been vi ol atedi nordi natel y．Thesustai nabl eal so exacerbates the acti vi ti es ofgroundfi ssures i nDatong．Syntheti c apertureradari nterferom etry( InSAR) i sa newtechnol ogyw hi chdevel opedfrom 20thcentury．SBAS—InSARi sa newtechkol ogy of InSAIL Thi spaper appl i esSBAS· InSARtechnol ogyand tl sesD atongEN VI SAT data tostudyof the l and subsi dence．Thepaperfi rst detai l edanal ysi sof the InSAR and D —InSARtechnol ogy-andthei rpri nci pl es．Then i ntroduced the newtechnol ogi esof InSAR andcom m onl yused InSAR softw are．Thencal cul ated D atong l and subsi dence by SBAS—InSARm ethod．Fi nal l y, com paredthem oni tori ngresul tsusi ngSBAS—InSAR砸thG PSresul ts，reachedfol l ow i ngconcl usi ons：Fi rst，InSAR techni quehas som eadvantages com paredw i th tradi ti onal m eans．Iti sn’ ti nfl uenced丽m terrai n and has l ow er costs，w hi chhasagreat advantageand agoodprospect i n theci ty’ Sl andm oni tori ng．SBAS—hSARCan take ful l advantageof the SARdates，and savesyourti m e w i 也theeffi ci ent batchprocessi ngfuncti on．Second，w eprocess m anyInSAR dataofD atong bySBAS- InSAR．The resul ts tend tothe l and subsi dence’ Sspati al di stri buti on i nD atongi s uneven．Thel arger subsi dence areasare i n the centerpart、啊tl l1．5 cmevery yearand the suburbsarerel ati vel ystabl e．And i t hasthe subsi dence center arcfunnel -shaped．Fi nal l y, accordi ngto thesurvey, w e anal ysi s consi stencybetw een l and subsi dence andgroundw ater expl oi tati on i nD atong．Theresul ts i ndi cate l and subsi dence andgroundw aterexpl oi tati onhavevery good consi stency i n space and ti m e．Soitcal l com esto theexpl oi tati onofgroundw ater w i l l i ntensi fi es the subsi dence i nDatong，andl and subsi denceoceun-ed w i l l al soi ncreasedgroundfi ssure occurs．Keyw ords：InSAK D atong，Land Subsi dence, SBAS· InSARn
长安大学硕士学位论文1．I引言第一章绪论地质灾害一直是人类可持续发展中面临的一个巨大的挑战，中国的地质灾害种类非常多、分布广泛、危害巨大。特别是在2008年四川汶川地震和2010年青海玉树地震，造成大量人员伤亡。巨大的灾害损失，不仅给人民生命财产直接造成了巨大损失，而且对社会发展的各项事业带来了巨大的冲击。而且，地质灾害的治理极其困难，为了减少地质灾害带来的重大危害。因此，预防，疏导就成为防灾的重要手段，那么对于地质灾害区域的监测就是我们应对地质灾害的有力手段。地面沉降是一种典型的地质灾害，是在地表一定范围内发生的地面垂直形变的地质灾害，而且为长期，渐变的缓慢变化过程，在我国，多发生在人口分布稠密，经济发展迅速的大中城市。由于快速发展，住宅区分布过于密集，且新兴建筑物多为高层建筑物，地面载荷过大：并且对于地下水的开采量远远超过了地面能够承受的范围，加之大型的地下工程建设等等种种多方面原因，最终导致地面垂直形变，当形变量大于一定量值，将会造成巨大的经济损耗，并对城市的发展带来灾难性的危害，制约城市的长期稳定发展。鉴于地面沉降的影响和危害程度，越来越成各界科研机构的研究重点。建立一套科学有效的长期地面沉降监测手段也是很多研究员一直研究的主要课题。针对地质灾害多发的区域所进行的测量工作，是灾害防治的主要手段。自上个世纪九十年代，非常迅猛发展的卫星对地测量技术获得了非常巨大的应用价值，也使得现在的测量技术得到了长足的进步，进入到了新的卫星大地测量阶段。具有代表性和标志性的测量技术卫星有以下三类：1．全球定位卫星系统，其中具有代表意义的有：GLO N ASS卫星系统，GALl LEO 卫星系统，GPS卫星系统，以及我国自主研发的北斗卫星系统；2．重力卫星系统，其中具有代表性卫星有GRACE重力卫星，CH AM P重力卫星，以及2008年才发射的G O CE重力卫星；3．遥感卫星，具有代表意义的是SAR卫星，也是本文研究的主要内容。由于科技发展的需要，对于高精度，长时间定位的要求，越来越多的应用领域需要现代卫星测量技术。由于SAR技术具有大面积，全天候，不受大气影响以及高地面分辨率等诸多优点【l 】，越来越多学者，研究团队都在对SAR技术进行研究，并进行改进，以满足各种不同的社会需求，应用方向大致分为两类：1．生成地形图，也就是生
第一章绪论成DEM (数字高程模型)；2．监测微小形变，重点是垂直方向的高程变化。因此，地面沉降的监测就是以监测地表微小形变为目的进行的测量工作，Gabri el 等在1989年首次论证了SAR在发现地表微小垂直方向形变的可行性，自此，利用SAR技术研究地表微小垂直方向形变成为了重要研究熟点。为了获得更高的监测精度以及更大程度的利用SAR影像数据，至今，具有创新意义的SAR测量手段得到了多种创新，具体有：合成孔径雷达干涉测量(Syntheti c ApertureRadarInterferom etry，InSAR)，其是为了准确测量地面任意点的三维空间坐标或者微小的位置变化，通过利用传感器的系统参数、姿态参数以及轨道间的几何关系精确计算出来的。该方法主要是利用合成孔径的技术，增加雷达天线的长度，从而提高了SAR卫星的测量精度，已经成为雷达遥感领域内极其引人重视的分支12】。差分干涉测量(Di fferenti al InSAR，D．InSAR) 技术，是合成孔径雷达技术应用的一个新的方向。尤其在近十多年，D．InSAR技术已经充分在生成地形图以及地面沉降监测等方面得到了充分应用，在地质灾害现象的发现上更是作出了重要贡献，同时也可以用来发现冰川漂移、火山活动、地震形变、山体滑坡和地面沉降地球物理现象【3】o永久散射体(PS．InSAR)技术，其是由一定数量的SAR影像数据构成集合，通过将多幅影像公用一幅主影像，根据振幅大小由时间序列计算获得一些强度稳定性高的像元作为参考点，也就是PS点，为了能够获得精确地微小形变信息，需分析我们选择的稳定点的变化特征，并且根据稳定点的信息进行建立该区域的模型，获取沉降区域的形变信息。这种方法的优点是：根据我们选取的稳定点，可以克服一定量的大气误差；缺点是：通常我们选定的稳定点分布不能够均匀分布，并且稳定点的数量不能保证。在城市地面垂直形变的监测中，由于城市地面的发射性良好，可以获得较为精确的监测结果，但是在其他地区，所提取的稳定点点位分布就不能保证，很难得到高精度的监测结果【4l 。人工角反射体(CR-InSAR)技术。因为永久散射体(PS．m SAR)技术在选取稳定点作为PS点受到地理，环境的影响。为了建立相位差变化模型，需要一定量均匀分布的稳定点的时间序列信息。因此，很多研究人员就提出了人工角反射体(CR．m SAR)技术。顾名思义，是人工架设～些稳定的反射体，卫星通过对这些人工的反射体进行观测，获得高精度的观测相位。对相位变化信息进行有效分析，建立相位模型，从而获取地表形变信息，并且容易取得更高的精度【51。2
长安大学硕士学位论文小基线集技术( SBAS．InSAR) ，该技术是于2001年，由Berandi no和Lanari 等人提出的，其理论是由一定数量的SAR影像数据构成集合，通过将多幅影像公用一幅主影像进行配准，通过选择较短的基线距离，尤其是垂直基线，一般设置200米以内，通过“ 奇异值分解” (SVD)，获得较低空间失相干，具有较高空间分辨率的干涉像对。并且，通过这种方法获得的干涉像对，通过最dx-乘法则，将由很多满足条件的干涉像对，得到时间序列。并且由时间序列，生成所选区域的垂直形变图。该方法不需大量SAR影响，也不需要很高的费用，是一种非常有效的InSAR处理方法，并且在长时间序列中监测地面沉降的应用中，具有非常广泛的应用前景【6J 。1．2 SBAS．InSAR用于地质灾窖监测的国内外研究现状由于传统的测量方法只能获得离散点的形变信息，因此大范围的形变信息，只能通过密集的点位信息，进行内插获得。对于较高精度要求的社会需求，传统测量方法就不能满足社会需求。然而InSAR技术的出现，一起具有的高灵敏度、高空间分辨率、宽覆盖率、全天候等特点，且对地表微小形变具有厘米甚至更小尺度的探测能力，对大面积的形变信息进行采集计算，可以以较低廉的价格获得高精度的监测结果。在地面形变的监测应用中，更是突出了InSAR研究的必要，InSAR技术对于垂直形变信息的获取有着非常突出的优势。但是在长期InSAR检测中，由于大气误差，轨道误差等等系统误差的影响，对监测精度有着很大的影响。本文介绍的三种InSAR新技术：l 、永久散射体(PS．InSAR)技术；2、人工角反射体(CR-InSAR)技术：3、小基线集技术(SBAS．InSAR)。在长期垂直形变监测应用中都能够克服多种误差以及失相干的影响。并且各有各得优缺点。具体将在本文第三章进行详细介绍171。国外研究人员SBAS．InSAR技术已经有了很深入的研究，并且在很多城市以及火山、地震等地质灾害区域进行的成功的应用。国内研究人员对于SBAS．InSAR的研究远远不够，因此，本文主要针对SBAS．InSAR技术进行深入研究，针对我国国情，在地面沉降这一典型地质灾害的监测中，进行深入探索18】。1．2．1国外研究现状1989年，Gabri el 等应用Seasat L波段的SAR数据测量了美国加利福尼亚州东南部的Im peri al Val l ey灌溉区的地表形变。2002年，Berardi no等人利用SBAS方法研究了意大利南部的Canpi F l egrei 火山和N apl es市区在空间低分辨率下( 约100m X 100m )3
第一章绪论的时间序列形变，利用起义分解法的原则获得了很好的监测结果[61。2003年，M ora等人结合了PS．InSAR和SBAS．InSAR方法的特点，进一步提出了进行形变分析的方法【10】。2005年，Lauknes等在对挪威首都O SLO 的地表形变监测中，比较了SBAS．InSAR和PS—InSAR两种不同的干涉方法，认为二者得到的相干性分布和形变模式是一致的19]。2005年，Casu等利用小基线集(SBAS．InSAR)方法测量意大利N apl es湾和美国LosAngl es的地表形变，并与水准测量及GPS数据进行比较【l ¨ 。2006年，Casu认为参考像元的选择对标准偏差的计算值有0．05m m & m 的影响【l2。。1．2．2国内研究现状2001年，刘国祥等人利用ERS数据成功获取了香港赤腊角机场的非均匀沉降【131。2002年，路旭利用ERS数据提取了天津地区的地面沉降变化值，并同水准测量结果进行了对比分析【14】。2005年，吴立新等人采用5景ERS 1／2数据，对唐山市和开滦矿区进行了差分干涉处理，得到了间隔时间超过半年的地下采矿及采水的形变图【15】。2006年，汤益先等人利用PS．InSAR技术对苏州市区避行了沉降实验研究u6】。2007年，陈强等人选取了上海地区近10年的ERS 1／2数据，在永久散射体上分离形变信号、高程修正和大气分量，并最终提取上海地区高分辨率地面沉降速度场，PS结果与地面精密观测成果吻合较好【17】；同年，董玉森等人利用J ERS．1数据和“ 二轨”...
篇四：insar监测费用
４８ 卷第 １０ 期 煤 炭 科 学 技 术 Ｖｏｌ. ４８ Ｎｏ. １０２０２０ 年 １０ 月 Ｃｏａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｏｃｔ. ２０２０ 移动扫码阅读栾元重，梁耀东，纪赵磊，等.基于 ＳＢＡＳ－ＩｎＳＡＲ 技术采动地表沉降监测与分析［Ｊ］.煤炭科学技术，２０２０，４８（１０）：１９８－２０４. ｄｏｉ：１０. １３１９９／ ｊ. ｃｎｋｉ. ｃｓｔ. ２０２０. １０. ０２６ＬＵＡＮ Ｙｕａｎｚｈｏｎｇ，ＬＩＡＮＧ Ｙａｏｄｏｎｇ，ＪＩ Ｚｈａｏｌｅｉ，ｅｔ ａｌ.Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｕｒｆａｃｅ ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ＳＢＡＳ－ＩｎＳＡＲ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ［ Ｊ ］. Ｃｏａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ２０２０， ４８ （ １０ ）：
１９８ － ２０４. ｄｏｉ：
１０. １３１９９／ｊ. ｃｎｋｉ. ｃｓｔ. ２０２０. １０. ０２６基于 ＳＢＡＳ－ＩｎＳＡＲ 技术采动地表沉降监测与分析栾元重，梁耀东，纪赵磊，于 健（山东科技大学 测绘科学与工程学院，山东 青岛 ２６６０００）摘 要：为了掌握煤矿开采区域地面沉降情况，包括时序沉降量、沉降速率、时序沉降面积等，利用覆盖郓城县的 １９ 幅 Ｓｅｎｔｉｎｅｌ－１ Ａ 影像、ＡＵＸ_ＰＯＥ－ＯＲＢ 精密星厉和 ＳＲＴＭ１（空间分辨率为 ３０ ｍ）ＤＥＭ数据，采用 ＳＢＡＳ－ＩｎＳＡＲ 技术从 １９ 幅影像数据中提取矿区的沉降速率、时序沉降量和累计沉降量，对沉降漏斗沉降速率的分布情况和沉降发展趋势进行了研究，并在开采工作面方向与水准观测线数据进行量化分析和对比。
结果表明：从 ２０１６ 年 ９ 月至 ２０１７ 年 ９ 月该煤矿区域内存在一个较大的沉降漏斗，通过分析该沉降漏斗的沉降速率，发现 ２３０２、１３０７、１３０５、１３０３ 和 ４３０２ 工作面最大沉降速率分别为３５３、３８９、３４５、２７３ 和３５２ ｍｍ／ ａ；通过分析各工作面的时序沉降情况，发现１３０３ 和１３０５ 工作面北部沉降量在减小，南部沉降量还会增加，而 ４３０２、２３０２ 和 １３０７ 工作面还处于活跃期，其沉降还会不断增加；对 ２３０２ 工作面走向方向的时序沉降情况进行了量化分析并与水准监测数据进行对比分析，发现最大中误差为 ９.２５ ｍｍ，其精度结果符合《ＤＤ２０１４－１１ 地面沉降干涉雷达数据处理技术规程》中的精度（１０ ｍｍ）
要求，证明 ＳＢＡＳ－ＩｎＳＡＲ 技术沉降监测精度可靠。关键词：ＳＢＡＳ－ＩｎＳＡＲ 技术；沉降分析；水准测量；时序分析中图分类号：ＴＤ１７３.４；ＴＤ３２５.４
文献标志码：Ａ
文章编号：０２５３－２３３６（２０２０）１０－０１９８－０７Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｍｉｎｉｎｇ－ｉｎｄｕｃｅｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ ｂａｓｅｄ ｏｎＳＢＡＳ－ＩｎＳＡＲ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙＬＵＡＮ Ｙｕａｎｚｈｏｎｇ，ＬＩＡＮＧ Ｙａｏｄｏｎｇ，ＪＩ Ｚｈａｏｌｅｉ，ＹＵ Ｊｉａｎ（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６０００， Ｃｈｉｎａ）收稿日期：２０２０－０６－２８；责任编辑：曾康生基金项目：山东省 ２０１７ 年重点研发计划资助项目（２０１７ＧＳＦ２２００１０）作者简介：栾元重（１９６３—），男，山东烟台人，教授。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｙｚ６６１５＠ １６３.ｃｏｍＡｂｓｔｒａｃｔ：
Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｇｒａｓｐ ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄ ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ ｏｆ ｃｏａｌ ｍｉｎｉｎｇ ａｒｅａ， ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｉｍｅ ｓｅｒｉｅｓ ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ， ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ ｒａｔｅ， ｔｉｍｅ ｓｅｒｉｅｓｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ ａｒｅａ， ｅｔｃ.， １９ Ｓｅｎｔｉｎｅｌ－１ Ａ ｉｍａｇｅｓ， ＡＵＸ_ＰＯＥ－ＯＲＢ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｓｔａｒｓ ａｎｄ ＳＲＴＭ１（ｓｐａｔｉａｌ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ３０ｍ）
ＤＥＭ ｄａｔａ ａｓｗｅｌｌ ａｓ ＳＢＡＳ－ＩｎＳＡＲ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｅｘｔｒａｃｔ ｔｈｅ ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ ｒａｔｅ， ｔｉｍｅ－ｓｅｒｉｅｓ ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ ａｎｄ ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｎｉｎｇａｒｅａ ｆｒｏｍ １９ ｉｍａｇｅｓ. Ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ ｒａｔｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ ｆｕｎｎｅｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ａｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｎｉｎｇ ｆａｃｅ ｉｓ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｌｅｖｅｌ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｌｉｎｅ ｄａｔａ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｆｒｏｍＳｅｐｔｅｍｂｅｒ ２０１６ ｔｏ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２０１７， ｔｈｅｒｅ ｗａｓ ａ ｌａｒｇｅ ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ ｆｕｎｎｅｌ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ａｒｅａ. Ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ ｒａｔｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｂｓｉｄ-ｅｎｃｅ ｆｕｎｎｅｌ， ｉｔ ｗａｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｒａｔｅｓ ｏｆ Ｎｏ.２３０２， Ｎｏ.１３０７， Ｎｏ.１３０５， Ｎｏ.１３０３ ａｎｄ Ｎｏ.４３０２ ｗｏｒｋｉｎｇ ｆａｃｅｓｗｅｒｅ ３５３， ３８９， ３４５， ２７３ ａｎｄ ３５２ ｍｍ／ ａ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ. Ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｔｉｍｅ－ｓｅｒｉｅｓ ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ ｏｆ ｅａｃｈ ｗｏｒｋｉｎｇ ｆａｃｅ， ｉｔ ｗａｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ｎｏｒｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｆａｃｅ Ｎｏ.１３０３ ａｎｄ Ｎｏ.１３０５ ｗａｓ ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ， ａｎｄ ｔｈｅ ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ｓｏｕｔｈｅｒｎ ｐａｒｔ ｗｉｌｌ ｉｎｃｒｅａｓｅ；ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ Ｎｏ.４３０２， Ｎｏ.２３０２ ａｎｄ Ｎｏ.１３０７ ｗｏｒｋｉｎｇ ｆａｃｅｓ ａｒｅ ｓｔｉｌｌ ａｃｔｉｖｅ， ｔｈｅｉｒ ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ ｗｉｌｌ ｃｏｎｔｉｎｕｅ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ. Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｏｎ ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｓｅｒｉｅｓ ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｎｏ.２３０２ ｗｏｒｋｉｎｇ ｆａｃｅ ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｌｅｖｅｌ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｄａｔａ. Ｉｔ ｗａｓｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｍｅｄｉａｎ ｅｒｒｏｒ ｗａｓ ９.２５ ｍｍ， ａｎｄ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｒｅｓｕｌｔｓ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ（１０ ｍｍ）
ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｉｎ ＤＤ２０１４－１１Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｄａｔａ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ Ｌａｎｄ Ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ Ｒａｄａｒ， ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｖｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｃｃｕｒａｃｙｉｓ ｒｅｌｉａｂｌｅ.Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＳＢＡＳ－ＩｎＳＡＲ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ；ｌｅｖｅｌｉｎｇ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｔｉｍｅ ｓｅｒｉｅｓ ａｎａｌｙｓｉｓ８ ９ １
栾元重等：基于 ＳＢＡＳ－ＩｎＳＡＲ 技术采动地表沉降监测与分析 ２０２０ 年第 １０ 期０ 引
言煤矿开采引发大区域的地面沉降，严重的还会引起地面坍塌、地物严重形变等现象，对采矿区域的居民和环境造成一系列的影响，甚至威胁着居民的人身安全问题 ［１－２］ 。
ＩｎＳＡＲ 技术是近年来较受追捧的地面沉降监测手段，相比 ＧＰＳ 测量、常规大地测量法和近景摄影测量等传统方法，具有监测精度高（可达毫米级）、覆盖范围广、作业效率高、数据处理流程化等优势。
目前常用的 ＩｎＳＡＲ 技术有 Ｄ －ＩｎＳＡＲ、ＰＳ－ＩｎＳＡＲ、ＳＢＡＳ－ＩｎＳＡＲ、ＣＲ－ＩｎＳＡＲ、ＣＴ－Ｉｎ-ＳＡＲ 等 ［ ３－７］ 。
ＩｎＳＡＲ 技术经过十几年的发展，已经在城市地面沉降监测、山体滑坡监测及矿区沉降监测等方面有了广泛的应用研究 ［３－５］ ，与 Ｄ－ＩｎＳＡＲ 技术相比，小基线子集（ＳＢＡＳ）ＩｎＳＡＲ 技术可以有效地克服差分干涉合成孔径雷达（Ｄ－ＩｎＳＡＲ）的空间和时间去相关，并可以获得时间序列的沉降 ［６－７］ 。
与永久性散射体（ＰＳ）ＩｎＳＡＲ 技术相比，ＳＢＡＳ－ＩｎＳＡＲ技术减少了所需的 ＳＡＲ 图像数量，并且精度更高、计算速度更快，因此在地面沉降监测应用中 ＳＢＡＳ－ＩｎＳＡＲ 技术具有良好的监测精度和有效性。国内外相关学者陆续开展了关于 ＩｎＳＡＲ 技术的应用研究， 文献［８］用 Ｄ－ＩｎＳＡＲ 技术对法国 Ｖａｕ-ｖｅｒｔ 地区的一个盐矿进行了地面沉陷监测，证明了Ｄ－ＩｎＳＡＲ 技术对地面沉降监测的可行性，但不足的是时空基线、大气效应等误差影响了精度。
而 ＳＢＡＳ－ＩｎＳＡＲ 技术可以减弱时空基线、大气效应等误差，通过有限数量的影像可以得到毫米级的监测结果。刘志敏等 ［ ９］ 结合 Ｄ－ＩｎＳＡＲ 技术和 ＳＢＡＳ－ＩｎＳＡＲ 技术对长治矿区进行了试验分析，发现矿区因开采时间、开采方式、采储量以及地形等因素的不同而呈现不同的沉降结果。
张艳梅等 ［１０］ 利用 ＳＢＡＳ－ＩｎＳＡＲ技术的时序地表沉降监测方法对西安市城区及周边进行了监测，对西安城区的沉降范围变化进行了分析。
冯文凯等 ［１１］ 利用 ＳＢＡＳ－ＩｎＳＡＲ 技术对金沙江流域的老滑坡进行了分析，取得了较好的试验结果。已有大量学者利用 ＳＢＡＳ－ＩｎＳＡＲ 技术对城市地面、长三角洲和滑坡形变等进行了监测实验，且都获得了较好的监测结果，但对矿区工作面的沉降监测相对较少。笔者以欧空局（ＥＳＡ）Ｓｅｎｔｉｎｅｌ－１ Ａ 卫星获取的１９ 幅高分辨率 ＳＡＲ 影像和精度为 ３０ ｍ 分辨率的ＳＲＴＭ ＤＥＭ 作为数据支撑，采用 ＳＢＡＳ－ＩｎＳＡＲ 技术对郓城某矿区域进行时序变形监测，通过时序监测数据对沉降漏斗区域内各工作面进行了沉降趋势分析，并与水准测量数据进行验证分析，更加清楚地掌握沉降漏斗区域内工作面的演化规律。１ ＳＢＡＳ－ＩｎＳＡＲ 基本原理获取同一研究区域的 ｎ 幅影像，按时间顺序Ｔ ０ 、Ｔ １ 、Ｔ ２ 、…、 Ｔ ｎ 排列，选择适合的时间基线和空间基线，生成 ｍ 幅差分干涉图，则 ｍ 应满足ｎ ＋ １２≤ ｍ ≤ｎ（ｎ ＋ １）２（１）假设 Ｔ Ａ 时刻获取的影像与 Ｔ Ｂ 时刻获取的影像（ Ｔ Ａ ＜ Ｔ Ｂ ）
生成第 ｋ 幅差分干涉图，图上某个像元方位向坐标为 ｘ，距离向坐标为 ｒ，那么任意像元（ｘ，ｒ）上 Ｔ Ｂ 时刻与 Ｔ Ａ 时刻的差分干涉相位为 φ Ａ （ｘ，ｒ）、φ Ｂ （ｘ，ｒ）
为未知数，ｍ 幅差分干涉图的干涉相位δφ ｋ （ｘ，ｒ）（ｋ ＝ １，…，ｍ）
则为观测量 ［１２］ ，那么像元干涉相位可以表示为δφ ｋ ｘ，ｒ ( ) ＝ φ Ｂ ｘ，ｒ ( ) － φ Ａ ｘ，ｒ ( ) ≈４πλ［ｄ（Ｔ Ｂ ，ｘ，ｒ）
－ ｄ（Ｔ Ａ ，ｘ，ｒ）］ （２）式中：
λ 为雷达信号波长；ｄ（Ｔ Ｂ ，ｘ，ｒ）、ｄ（Ｔ Ａ ，ｘ，ｒ）
为像元 （ｘ，ｒ）
在 Ｔ Ｂ 时刻与 Ｔ Ａ 时刻相对于初始时刻 Ｔ ０在雷达 ＬＯＳ 方向的累计形变量。为便于理解，式（２）并未考虑大气变化引起的相位变化、去相关现象，也未精确去除地形相位。差分干涉图有 ｍ 幅，根据式（２）就可以得到 ｍ个方程，用矩阵表示方程组为δφ（ｘ，ｒ）
＝ Ａφ（ｘ，ｒ）
（３）式（３）中：Ａ 为 ｍ× ｎ 矩阵，ｍ 对应于干涉图数量， ｎ 对 应 于 ＳＡＲ 影 像 数 量， φ（ｘ，ｒ）
＝φ １ ｘ，ｒ ( ) ，…，φ ｎ ｘ，ｒ ( ) [ ] 为每一景 ＳＡＲ 影像中高相干点 对 应 的 相 位 值 所 组 成 的 向 量， δφ（ｘ，ｒ）
＝δφ １ ｘ，ｒ ( ) ，…，δφ ｍ ｘ，ｒ ( ) [ ] 为各差分干涉图对应的解缠相位值组成的向量；当 Ａ 的秩为 ｎ 时，利用最小二乘法 ［１３］ ，解得 φ（ｘ，ｒ）
为φ（ｘ，ｒ）
＝ （Ａ Ｔ Ａ）－１Ａ Ｔ δφ（ｘ，ｒ）
（４）式（４）中，当 Ａ 的秩小于 ｎ 时，利用奇异值分解法（ＳＶＤ）对方程组进行求解，但是求解得到的形变量一般表现出不连续、跳跃等现象 ［１４］ ，因此，可以考虑求解 ２ 个相邻时刻相位变化平均速率为ｖ １ ＝φ（Ｔ １ ）Ｔ １＋ Ｔ０，…，ｖ ｎ ＝φ Ｔ ｎ ( ) － φ（Ｔ ｎ－１ ）Ｔ ｎ＋ Ｔｎ－１（５）Ｖ Ｔ＝［ｖ１ ，ｖ ２ ，…，ｖ ｎ ］（６）根据式（５）得到相位平均速率，最后对各时间段速率进行积分，得到该时间段内的总形变量。９ ９ １
２０２０ 年第 １０ 期 煤 炭 科 学 技 术 第 ４８ 卷２ 矿区概况和数据概述２.１ 矿区概况选择选用菏泽市郓城县某煤矿作为试验区域。该煤矿位于主要位于田地区域，附近有车楼村、文庄和邵集村等诸多村庄，其地理坐标位于东经 １１５°５０"、北纬 ３５°２７"左右；该试验区域包含 ５ 个开采工作面，如图 １ 所示。图 １ 工作面地理分布Ｆｉｇ.１ Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｗｏｒｋｉｎｇ ｆａｃｅｓ工作面编号分别为：
２３０２、１３０７、１３０５、１３０３ 和４３０２，工作面的开采厚度范围为 ２.８～３.４ ｍ，２３０２ 工作面走向长 ８３７ ｍ，倾向长 １７７ ｍ，开采时间为 ２０１６年 １ 月至 ２０１６ 年 １１ 月；１３０７ 工作面走向长 １ ４５６ｍ，倾向长 ２４６ ｍ，开采时间为 ２０１６ 年 １ 月至 ２０１７年 ３ 月；１３０５ 工作面走向长 １ ６２９ ｍ，倾向长 ２３３ ｍ，开采时间为 ２０１５ 年 ６ 月至 ２０１６ 年 ７ 月；１３０３ 工作面走向长 １ ６０２ ｍ，倾向长 ２０９ ｍ，开采时间为 ２０１２年 ６ 月至 ２０１５ 年 ５ 月；４３０２ 工作面走向长 ４１７ ｍ，倾向长 ３９９ ｍ，开采时间为 ２０１６ 年 １１ 月至 ２０１７ 年１２ 月 ［１５］ 。２.２ 试验数据本试验利用 １９ 幅干涉宽幅（Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ ｗｉｄｅｓｗａｔｈ ，ＩＷ）模式、升轨、ＶＶ 极化方式的 Ｓｅｎｔｉｎｅｌ－１ ＡＳＡＲ 卫星影像数据，时间跨度为 ２０１６ 年 ９ 月到２０１７ 年 ９ 月 ［１６］ ，其空间分辨率为 ５ ｍ×２０ ｍ，其入射角都为 ３８.９° 左右 ［１７］ ，详细影像信息见表 １。
由于每幅影像数据的幅宽为 ２５０ ｋｍ，为了方便试验处理，所以对原始影像数据进行了裁剪，裁剪范围为：北纬 ３５.５７° —３５.２５° 、东经 １１５.５３° —１１６° 。
差分干涉所用的 ＤＥＭ 数据为 ＳＲＴＭ１（空间分辨率为３０ ｍ），覆盖范围为北纬 ３６° 到南纬 ３５° 、西经 １１５°到东经 １１６° ，覆盖整个煤矿区域 ［１８］ 。表 １ 影像参数Ｔａｂｌｅ １ Ｉｍａｇｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ序号 成像时间 时间基线／ ｄ 垂直基线／ ｍ１ ２０１６－０９－２７－８４２５.１２９ ８２ ２０１６－１０－０９－７２－２３.３２３ ３３４５６７８９１０１１１２１３１４１５１６１７１８１９２０１６－１０－２１２０１６－１１－０２２０１６－１１－１４２０１６－１１－２６２０１６－１２－０８２０１６－１２－２０２０１７－０１－０１２０１７－０１－１３２０１７－０１－２５２０１７－０２－１８２０１７－０３－０２２０１７－０３－２６２０１７－０４－１９２０１７－０６－０６２０１７－０８－０５２０１７－０８－２９２０１７－０９－１０－６０－４８－３６－２４－１２０＋１２＋２４＋３６＋６０＋７２＋９６＋１２０＋１６８＋２２８＋２５２＋２６４１２.１３５ ２７５.１０５ ５９４.７４３ ６７０.９８０ ６８.２２５ ００３２.４８６ ４８４.１１３ ０７２.１６５ ３３７.６８７ ５９９.８４７ ３７１.１５１ ６－６１.２４７ ８ １４.４６２ ８４１.４４５ ９－２２.５１１ ８ ２５.３４９ ２３ 数据处理和结果分析３.１ 数据处理试验基于 Ｓｅｎｔｉｎｅｌ－１ Ａ 卫星数据、ＤＥＭ 数据和ＥＮＶＩ 软件的 ＳＡＲｓｃａｐｅ，利用 ＳＢＡＳ－ＩｎＳＡＲ 技术对郓城某矿进行了沉降反演，主要步骤如下：１）基线估算及小基线集生成：根据理论计算可得到 ｎ（ｎ－１）
／２ ＝ １７１ 个干涉对的空间基线和时间基线。
为了提高精度，设置空间基线阈值为临界基线（参考临界基线为 ５ ５５４ ｍ）的 ２％，设置时间基线阈值为 １００ ｄ，最终生成了 ９９ 个干涉相对。２）ＳＡＲ 影像配准和小基线集干涉流及相位解缠：选择 ２０１６ 年 １２ 月 ２０ 日的影像为超级主影像，再与其他影像进行配准；小基线集干涉流包括干涉图生成、去平地效应、干涉图滤波（采用 Ｇｏｌｄｓｔｅｉｎ法）、相干系数计算 ［１９］ ；相位解缠采用的是最小费用流法（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｃｏｓｔ Ｆｌｏｗ），相位解缠相干系数阈值设为 ０.４５。
其中干涉处理采用精密轨道星历参数ＡＵＸ_ＰＯＥＯＲＢ，精度在 ５ ｃｍ 以内。３）轨道精炼和重去平：轨道参数选择 ＡＵＸ_ＰＯＥ－ＯＲＢ 精密星厉，采用 ３ 次轨道精炼多项式估算轨道精炼和相位偏移量，消除斜坡相位，通过选择ＧＣＰ 点所有数据进行重去平。４）估算平均位移速率和 ＤＥＭ 纠正：根据式０ ０ ２
栾元重等：基于 ＳＢＡＳ－ＩｎＳＡＲ 技术采动地表沉降监测与分析 ２０２０ 年第 １０ 期（３）、式（４）
建立方程组并求解平均位移速率和ＤＥＭ 纠正，主要过程包括第 １ 次估算平均位移和ＤＥＭ 纠正（通过大气相位消减和估算）、第 ２ 次估算平均位移和 ＤＥＭ 纠正（时间序列和平均位移速率估算）。５）地理编码：将上述生成的 ＬＯＳ 方向的形变量都投影编码到 ＧＣＳ－ＷＧＳ－８４ 坐标系下的垂直方向。３.２ 结果分析３.２.１ 沉降速率分析根据上述处理，获得了该煤矿的年平均沉降速率图（图 ２），其中负值代表地面沉降，正值代表地面抬升，其中最大沉降速率为－３８９ ｍｍ／ ａ。从图 ２ 中可以看出一个明显的沉降漏斗，该沉降面积大约为 ３.１３ ｋｍ ２ ，在监测时间段内，平均沉降速率在－３０ ～ －１５２ ｍｍ／ ａ（即绿色区域）
的面积为２.５１ ｋｍ ２ ，约占沉降漏斗的 ８０.２５％，平均沉降速率在－１５２～ －３０７ ｍｍ／ ａ（即黄色区域）的面积为 ０.３３ｋｍ ２ ，约占沉降漏斗的 １０.４２％，平均沉降速率在－３０７～－３８９ ｍｍ／ ａ（即红色区域）的面积为 ０.２９ ｋｍ ２ ，约占沉降漏斗的 ９.３３％，可见沉降漏斗区域内，沉降速率大部分发生在绿色、黄色区域，该区域为沉降影响区域；而红色区域为活跃区域，该区域正处于开采或者刚开采完阶段。图 ２ 年平均沉降速率Ｆｉｇ.２ Ａｎｎｕａｌ ａｖｅｒａｇｅ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｒａｔｅ
５ 个工作面都在这个沉降漏斗区域，其中最大沉降速率的区域在 １３０７ 工作面，其沉降速率为－１７８～－３８９ ｍｍ／ ａ；２３０２ 工作面的沉降速率为－２３９～－３５３ ｍｍ／ ａ；１３０５ 工 作 面 的 沉 降 速 率 为 － ８９ ～－３４５ ｍｍ／ ａ；４３０２ 工 作 面 的 沉 降 速 率 为 － ２５１ ～－３５２ ｍｍ／ ａ；１３０３ 工作面的沉降速率相对于前 ４ 个工作面是最小的，主要原因是其开采结束时间在本试验研究时段的前半年左右，并且该工作面的开采时 间 相 对 比 较 长， 它 的 沉 降 速 率 为 － ９０ ～－２７３ ｍｍ／ ａ，其南部沉降速率大的主要原因是受附近工作面开采的影响。图 ３ 时序累计沉降量Ｆｉｇ.３ Ｔｉｍｅ ｓｅｒｉｅｓ ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ１ ０ ２
２０２０ 年第 １０ 期 煤 炭 科 学 技 术 第 ４８ 卷３.２.２ 时序累计沉降分析以 ２０１６ 年 ９ 月 ２７ 日为初始值的 １０ 幅时序累计沉降量如图 ３ 所示。
从 ２０１６ 年 ９ 月到 １１ 月期间，２３０２ 工作面、１３０７ 工作面和 １３０５ 工作面有明显的沉降，而 １３０３ 和 ４３０２ 工作面没有明显的沉降现象，与工作面开采的时间吻合；从 ２０１６ 年 １１ 月之后，沉降区域逐渐增大，并且 ２３０２、１３０７ 和 ４３０２ 工作面的沉降量明显增加，１３０５、１３０３ 工作面的南部也有持续的沉降情况，主要原因有 ２ 点：①该工作面紧挨 １３０７ 和 ４３０２ 工作面，这 ２ 个工作面在 １１ 月一直在开采，导致一定的沉降影响；②该工作面虽然已经开采结束，根据开采沉陷规律，开采深度在 ３００～６００ ｍ，地表点移动时间为 ５ 年左右，所以有沉降情况是正常的。每个月的整体沉降量都在增加，其中工作面２３０２、１３０７ 和 ４３０２ 在 ２０１７ 年 ３ 月到 ４ 月的沉降量有明显变化；直到 ２０１７ 年 ９ 月，２３０２ 工作面的沉降量为 － １１０ ～ － ３２７ ｍｍ，４３０２ 工作面的沉降量为－１６５～－３６８ ｍｍ，这 ２ 个工作面几乎都处于沉降漏斗区域，从时序沉降量上来看，沉降情况还会持续一段时间；１３０７ 工作面的沉降量为－２１ ～ －３８１ ｍｍ，１３０５ 工作面的沉降量为 ５～ －２９７ ｍｍ，１３０３ 工作面的沉降量为－１７～－１８６ ｍｍ，预计 １３０７ 和 １３０５ 工作面的沉降趋势为北部的沉降量逐渐缩小，南部沉降量还会逐渐增大；１３０３ 工作面并没有达到稳定，沉降还在继续。从沉降面积来看，发现沉降漏斗的面积一直在扩大，从 ２０１６ 年 １０ 月到 ２０１７ 年 １ 月的沉降面积变化为０.４～１.２１ ｋｍ ２ ，２０１７ 年１ 月到２０１７ 年３ 月沉降面积变化为 １.２１～１.９０ ｋｍ ２ ，２０１７ 年 ３ 月到 ２０１７ 年９ 月的沉降面积变化为 １.９０～３.１３ ｋｍ ２ 。３.２.３ 水准数据对比分析为了了解工作面的沉降情况，收集到 ５ 期２３０２ 工作面走向观测线的水准数据，观测日期分别为 ２０１６－１０－２０、２０１６－１２－１０ 、２０１７－０２－０９、２０１７－０５－２１、２０１７－０８－２０，以 ２０１６－１０－２０ 为起始时间计算出水准点的累计沉降量，具体水准点分布如图 ４ 所示。为了与水准数据对比分析，通过最邻近法选取对应的像素点，并且以折线形式绘出，如图 ５所示。由图 ５ 可看出 ２３０２ 工作面南部沉降相对更活跃，由北到南其沉降量逐渐增加，而南部的沉降量差别不大，其中最大下沉点为 Ａ１７，其最大下沉量为－３７２ ｍｍ，其最大沉降速率为－３５２ ｍｍ／ ａ，与开采方向是由北向南开采一致，所以形成了勺状沉降漏斗。发现像素点的沉降趋势与水准数据的沉降趋势一致。为了对比同时期的单点精度，表 ２ 选择水准观测线的 ４ 期数据（２０１６－１０－２０、２０１６－１２－１０、２０１７－０２－０９、２０１７－０８－２０）
与像素点数据进行误差分 析。
由 表 ２ 可 知：
单 点 最 大 误 差 为 ２４ｍｍ，最大中误差为 ９.２５ ｍｍ，符合 ＤＤ２０１４ － １１《地面沉降干涉雷达数据处理技术规程》 中的精度（１０ ｍｍ）
要求，证明 ＳＢＡＳ－ＩｎＳＡＲ 技术沉降监测精度可靠 ［２０］ 。图 ４ 观测线布设Ｆｉｇ.４ Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｌｉｎｅ ｌａｙｏｕｔ图 ５ ２３０２ 工作面走向沉降对比Ｆｉｇ.５ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｄｉｐ ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ ｉｎ Ｎｏ.２３０２ ｗｏｒｋｉｎｇ ｆａｃｅ２ ０ ２
栾元重等：基于 ＳＢＡＳ－ＩｎＳＡＲ 技术采动地表沉降监测与分析 ２０２０ 年第 １０ 期表 ２ 观测线时序沉降误差Ｔａｂｌｅ ２ Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｌｉｎｅ ｔｉｍｉｎｇ ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ ｅｒｒｏｒ观测日期单点最大误差／ ｍｍ单点最小误差／ ｍｍ平均误差／ｍｍ中误差／ｍｍ２０１６－１０－２０ １３ １ ５.３９ ７.０７２０１６－１２－１０ ９ ２ ６.１３ ５.７４２０１７－０２－０９ ２４ ２ ９.４７ ９.２５２０１７－０８－２０ ８ １ ５.４８ ４.６６５ 结
论１）采用 ＳＢＡＳ－ＩｎＳＡＲ 技术得到某煤矿内沉降漏斗的沉降速率，发现 ２３０２、１３０７、１３０５、１３０３ 和４３０２ 工作面最大沉降速率分别为 ３５３、３８９、３４５、２７３和 ３５２ ｍｍ／ ａ。２）通过对各工作面的沉降速率和时序沉降量进行分析，发现 １３０３ 和 １３０５ 工作面北部沉降量在减小，南部沉降量还会增加；而 ４３０２、２３０２ 和 １３０７工作面还处于活跃期，其沉降还会不断增加。３）通过对比分析 ２３０２ 工作面走向观测线的时序沉降量和水准监测数据，发现最大中误差为９.２５ ｍｍ，符合 ＤＤ２０１４－１１《地面沉降干涉雷达数据处理技术规程》中的精度（１０ ｍｍ）
要求，证明 ＳＢＡＳ－ＩｎＳＡＲ 技术沉降监测精度可靠。参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：［１］ 梁 涛.利用短基线集 ＩｎＳＡＲ 技术监测矿区地表形变［Ｊ］.测绘通报，２０１４（Ｓ１）：８２－８４.ＬＩＡＮＧ Ｔａｏ. Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｎｉｎｇ ａｒｅａ ｂｙｕｓｉｎｇ ｓｈｏｒｔ ｂａｓｅｓｅｔ ＩｎＳＡＲ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ［Ｊ］. Ｂｕｌｌｅｔｉｎ ｏｆ Ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ ａｎｄＭａｐｐｉｎｇ， ２０１４（Ｓ１）：
８２－８４.［２］ 汤伏全，董龙凯，王宗良，等.基于沉陷对称特征的近水平煤层开采 ＩｎＳＡＲ 三维位移反演模型［Ｊ］.煤炭学报，２０１９，４４（１）：２１０－２２０.ＴＡＮＧ Ｆｕｑｕａｎ， ＤＯＮＧ Ｌｏｎｇｋａｉ， ＷＡＮＧ Ｚｏｎｇｌｉａｎｇ， ｅｔ ａｌ. ＩｎＳＡＲｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｎｅａｒ－ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｃｏａｌ ｓｅａｍ ｍｉｎｉｎｇ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ ｓｙｍｍｅｔｒｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ［Ｊ］.Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｃｏａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ， ２０１９，４４（１）：
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９６－９９，４８.［４］ 刘晓菲，邓喀中，范洪冬，等.Ｄ－ＩｎＳＡＲ 监测老采空区残余变形的试验［Ｊ］.煤炭学报，２０１４，３９（３）：４６７－４７２.ＬＩＵ Ｘｉａｏｆｅｉ， ＤＥＮＧ Ｋａｚｈｏｎｇ， ＦＡＮ Ｈｏｎｇｄｏｎｇ， ｅｔ ａｌ. Ｔｅｓｔ ｏｆ Ｄ－ＩｎＳＡＲ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎ ｏｌｄ ｇｏａｆ ［Ｊ］ . Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＣｈｉｎａ Ｃｏａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ， ２０１４，３９（３）：
４６７－４７２.［５］ 李 强，王继仁，杨庆贺.浅埋深煤层开采沉陷预测方法应用及研究［Ｊ］.煤炭科学技术，２０１９，４７（５）：１７５－１８１.ＬＩ Ｑｉａｎｇ， ＷＡＮＧ Ｊｉｒｅｎ， ＹＡＮＧ Ｑｉｎｇｈｅ. Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈｏｆ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｍｉｎｉｎｇ ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ ｉｎ ｓｈａｌｌｏｗ ｂｕｒｉｅｄ ｄｅｅｐｃｏａｌ ｓｅａｍ ［Ｊ］ . Ｃｏａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ２０１９，４７（５）：１７５－１８１. ［６］ 刘沂轩，耿智海，杨俊凯，等.基于 ＳＢＡＳ 技术的概率积分法矿区沉降量提取模型［Ｊ］.煤炭科学技术，２０１７，４５（２）：１５６－１６１....
篇五：insar监测费用
ｉ ：１０． ３９６９ ／ｊ．ｉｓｓｎ． １００１－３５８Ｘ． ２０２１． ０２． ０２１Ｓｔａｃｋｉｎｇ－ＩｎＳＡＲ 技术在矿区地表沉降监测中的应用杨光欣 １ ，朱煜峰 １ ，张龙刚 ２（１．东华理工大学 测绘工程学院，江西 南昌 ３３００１３ ；２．陕西陕煤蒲白矿业有限公司，陕西 渭南 ７１５５１７ ）摘要：文中采用Ｓｔａｃｋｉｎｇ－ＩｎＳＡＲ技术，对１１景２０１９年１１月 ～２０２０年３月的Ｓｅｎｔｉｎｅｌ－１Ａ 影像进行时序处理，研究了建新煤矿的地表沉降。选取４２０１工作面重点讨论，并画出走向和倾向的累积沉降图，为矿区地表形变监测提供了有效参考。最后分析了矿区开采沉陷ＩｎＳＡＲ监测面临的主要问题，并对发展趋势进行了展望。关键词：黄陵矿区； Ｓｔａｃｋｉｎｇ－ＩｎＳＡＲ技术；形变监测； Ｓｅｎｔｉｎｅｌ－１Ａ中图分类号：Ｐ２３７ ； ＴＤ３２５ 文献标识码：
Ａ 文章编号：
１００１－３５８Ｘ （ ２０２１ ）
０２－００９８－０５Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｔａｃｋｉｎｇ－ＩｎＳＡＲ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｌａｎｄｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｉｎ ｍｉｎｉｎｇ ａｒｅａＹａｎｇ Ｇｕａｎｇｘｉｎ１ ，Ｚｈｕ Ｙｕｆｅｎｇ１ ，Ｚｈａｎｇ Ｌｏｎｇｇａｎｇ２（ １． Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆ Ｇｅｏｍａｔｉｃｓ ， Ｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ， Ｎａｎｃｈａｎｇ ３３００１３ ， Ｃｈｉｎａ ；２． Ｓｈａａｎｘｉ Ｃｏａｌ Ｐｕｂａｉ Ｍｉｎｉｎｇ Ｃｏ ． ， Ｌｔｄ ． ， Ｗｅｉｎａｎ ７１５５１７ ， Ｃｈｉｎａ ）Ａｂｓｔｒａｃｔ ：
Ｓｅｎｔｉｎｅｌ－１Ａ ｉｍａｇｅｓ ｏｆ １１ ｓｃｅｎｅｓ ｗｅｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｓｅｒｉｅｓ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｂｙ ｕｓｉｎｇ Ｓｔａｃｋｉｎｇ－ＩｎＳＡＲ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｒｏｍ Ｎｏｖｅｍｂｅｒ ２０１９ｔｏ Ｍａｒｃｈ２０２０ ，ａｎｄ ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄ ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ ｗａｓ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ ｉｎ Ｊｉａｎｘ －ｉｎ Ｃｏａｌ Ｍｉｎｅ．４２０１ ｗｏｒｋｉｎｇ ｆａｃｅ ｗａｓ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｋｅｙ ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ， ｔｈｅ ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆｔｈｅ ｔｒｅｎｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｃｌｉｎａｔｉｏｎ ｗａｓ ｄｒｅｗ ， ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｒ －ｆａｃｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｎｉｎｇ ａｒｅａ．Ｆｉｎａｌｌｙ ， ｔｈｅ ｍａｉｎ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ＩｎＳＡＲ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｎｉｎｇ ｓｕｂｓｉｄ －ｅｎｃｅ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ， ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ｗａｓ ｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ：
ＨｕａｎｇＬｉｎｇ ｍｉｎｉｎｇ ａｒｅａ ； Ｓｔａｃｋｉｎｇ－ＩｎＳＡＲ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ； ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ； Ｓｅｎｔｉｎｅｌ－１Ａ引用格式：杨光欣，朱煜峰，张龙刚 ． Ｓｔａｃｋｉｎｇ－ＩｎＳＡＲ 技术在矿区地表沉降监测中的应用［ Ｊ ］ ． 矿山测量， ２０２１ ， ４９ （ ２ ）：
９８－１０２ ， １１９． 煤炭是世界上储量最大、分布最广的常规能源，也是重要的战略资源，在我国能源中占据重要地位。在采煤过程中，地下会形成巨大的采空区，造成地表沉降甚至塌陷，采煤塌陷造成良田荒芜，耕地面积锐减，矿区水资源和环境受到污染和破坏，不可避免地带来一些社会问题 ［１ ］ ，因此有必要对矿区地表进行监测与分析。水准测量与 ＧＰＳ测量是传统的形变监测手段，其点位监测精度高，但也具有监测范围小、受天气影响大、作业效率低等缺点，很难对研究区域进行整体、全 局 性 的 监 测。近 年 来，随 着 合 成 孔 径 雷 达（ＳＡＲ ）卫星的逐渐成熟，合成孔径雷达干涉测量（ＩｎＳＡＲ ）技术得到了越来越多的青睐，其具有全天时、全天候的监测能力，监测精度较高，成图速度快，能快速提供大范围、长时间序列的形变监测成果，在各类地质灾害领域发挥着重要作用。干涉图叠加（Ｓｔａｃｋｉｎｇ－ＩｎＳＡＲ ）技术作为ＩｎＳＡＲ 技术中重要的时间序列监测手段，可以提供矿区地表长时间的形变监测。本文应用 Ｓｔａｃｋｉｎｇ－ＩｎＳＡＲ 技术对１１景Ｓｅｎｔｉｎｅｌ－１影像进行数据处理，获得了监测区域的沉降速率与累积沉降值，为现场的后续勘察提供技术支持。１ 实验区概况与数据１． １ 实验区概况实验区域位于黄陇侏罗纪煤田黄陵矿区南部，８ ９第４９卷第２期２０２１年４月 矿 山 测 量ＭＩＮＥ ＳＵＲＶＥＹＩＮＧ Ｖｏｌ． ４９Ｎｏ．２Ａｐｒ．２０２１
地处陕西省延安市黄陵县腰坪乡，属于陕北黄土高原南部的低中山丘陵地带，区内地形复杂，山峦起伏，属侵蚀构造地形，表现为壮年期侵蚀、堆积的山间河谷地貌特征。本区属暖温带大陆性半干旱气候，四季分明，年平均气温９． ３℃ ，最高气温３４． ４℃ ，最低气温－１９ ℃ ， １月平均气温－５ ℃ ， ７月平均气温２２． ５℃ 。无霜期１８４ ｄ ，冰冻期为当年１１月 ～ 次年３月，最大冻土深度６５０ ｍｍ 。风向多为西北风，最大风速２５ ｍ ／ ｓ ，曹河和南川河川道内主导风向多为西南风 ［２ ］ 。实验区域包含建新矿井与建庄矿井，建新矿井于２００８年３月开工建设，２０１１年９月底主要生产系统基本建成。
２０１２年通过竣工验收，矿井正式投入生产，生产能力为１． ５０ Ｍｔ／ ａ 。
２０１４年核定该矿井生产能力为４． ００Ｍｔ／ ａ ，并获得批准。建庄矿井与建新矿井相邻，设计生产能力２． ４ Ｍｔ ／ ａ ，设计服务年限６０ａ 。井田位置如图 １ 所示。图 １ 研究区域（来源于谷歌地形图）１． ２ 实验数据本文采用欧空局Ｓｅｎｔｉｎｅｌ－１Ａ卫星影像数据，其重访周期短、空间基线稳定、数据量大且下载免费，可以满足大区域地表沉降监测的需求。由于其微波波段采用波长为５． ６ ｃｍ 的Ｃ波段，穿透植被能力不强，在植被茂盛区域会造成严重的失相干现象，因此本文仅采用冬季影像。最终选用覆盖研究区域的１１景升轨ＳＡＲ影像，时间跨度从２０１９年１１月１４日 ～２０２０年 ３ 月 １３ 日，空间分辨率为 ５ ｍ×２０ ｍ （方位向 × 距离向），观测模式为干涉宽幅（ＩＷ ），极化方式为单一竖直极化（ ＶＶ ），具体参数如表 １ 所示。同时使用欧空局官网提供的 ＰＯＤ精密轨道数据对轨道信息进行修正，以去除轨道误差造成的基线误差。外部参考ＤＥＭ为３０ ｍ分辨率的ＳＲＴＭ 数据。表１ Ｓｅｎｔｉｎｅｌ－１Ａ数据影像信息编号 成像日期 轨道号 升降轨１ ２０１９－１１－１４ ８４升轨２ ２０１９－１１－２６ ８４升轨３ ２０１９－１２－０８ ８４升轨４ ２０１９－１２－２０ ８４升轨５ ２０２０－０１－０１ ８４升轨６ ２０２０－０１－１３ ８４升轨７ ２０２０－０１－２５ ８４升轨８ ２０２０－０２－０６ ８４升轨９ ２０２０－０２－１８ ８４升轨１０ ２０２０－０３－０１ ８４升轨１１ ２０２０－０３－１３ ８４升轨２ 实验方法与流程２． １ 数据预处理本文使用瑞士 ＧＡＭＭＡ 公司的 ＧＡＭＭＡ 软件对 ＳＡＲ 数据进行预处理，生成小基线集干涉对。首先找到 覆 盖 研 究 区 域 的 ｂｕｒｓｔ 单 元，提 取 并 生 成ＴＯＰＳ 模式的单视复数（ ＳＬＣ ）数据，并利用精密轨道数据对轨道信息进行修正。通过计算每景影像的时间基线、空间基线，并经过多次实验验证，选择２０２０－０１－０１ 的影像作为参考主影像，对其进行 ４ ：
１（距离向：方位向）多视生成 ＳＡＲ 强度图像，进行地理编码并生成雷达坐标系下的 ＤＥＭ 。再将其余影像一一配准到参考主影像上。由于影像配准质量会随着时间增长而逐渐降低，即时间失相干现象，为后续处理带来干扰，本文在配准时引入已配准的辅助影像，即将相邻两景影像提前配准，用于频谱差异校正部分，对配准时产生的时间失相干现象很有帮助。查看配准生成的干涉图，发现大量沉降集中分布在ＳＡＲ影像右侧，肉眼可见的沉降多达十余处。为了清楚地反映研究区域地表沉降情况并减小处理工作量，将配准去斜后的 ＲＳＬＣ数据再次以行列号进行裁剪，并进行４ ：
１多视，多视后的小范围影像为１ ７５０行像元×１ ８００列像元。２． ２ 基于 Ｓｔａｃｋｉｎｇ－ＩｎＳＡＲ 技术的地表沉降监测方法Ｓｔａｃｋｉｎｇ－ＩｎＳＡＲ 技术基于多主影像，通过设置时空基线阈值，得到多个干涉对组合，再经过解缠９ ９第２期 杨光欣等：
Ｓｔａｃｋｉｎｇ－ＩｎＳＡＲ技术在矿区地表沉降监测中的应用 ２０２１年４月
将相位权叠加，来获取地表形变结果。该方法能够有效地减弱时空失相干的影响，从而使得到的形变图在时间和空间上更为连续，具有能够时序性监测大形变尺度的优势，有助于矿区沉降监测 ［３ ］ 。具体包括以下步骤：（１ ）计算ＳＡＲ影像数据的时间、空间基线，选择合适的时空基线阈值生成干涉对 ［４ ］ 。由于本文所选１１景影像间时间间隔较短，均为１２ ｄ ，且Ｓｅｎｔｉｎｅｌ卫星空间基线较短，因此设置时间基线阈值为４０ ｄ ，空间基线不设阈值，全部组合，共生成２７对干涉对组合。时空基线分布图如图２所示。（２ ）按照生成的干涉对对文件再次进行批量配准，并进行自适应滤波，可在不损失空间分辨率的情况下降低相位噪声，以减少残差数目。（３ ）根据生成的相干性文件，选取相干性最差的一组干涉对，取相干性稳定点作为参考点进行最小费用流法（ ＭＣＦ ）相位解缠，解缠相干系数阈值为０．２ ，查看解缠质量，删除 ２ 对质量差的解缠干涉对，最终选取 ２５ 对干涉对。（４ ）进行基线精化，用精密基线再次进行差分干图２ 时空基线分布图涉，并去除相位残余趋势和大气相位延迟的影响，使用干涉图叠加（Ｓｔａｃｋｉｎｇ ）的方法对不同ＩｎＳＡＲ生成的多幅独立干涉图进行平均处理，得到平均形变速率。（５ ）利用地理编码，将沉降结果从雷达坐标系下转换到地图坐标系下，获得研究区垂直方向形变结果。３ 结论与分析图 ３ 为以首景影像（ ２０１９１１１４ ）为基准，未经地理编码的时间序列累积形变结果，可以看出在监测时间内，研究区域地表产生了极为明显的形变，地面图３ 研究区域时间序列形变图０ ０ １第２期 矿 山 测 量 ２０２１年４月
沉降面积以肉眼可见的速度快速增加，形状均成漏斗状，这是煤矿地表沉降的典型表现。图４为Ｓｔａｃｋｉｎｇ－ＩｎＳＡＲ技术处理方法得到的研究区域垂直方向形变量，可以看到形成了 Ａ 、 Ｂ 、 Ｃ 、Ｄ 、 Ｅ 、 Ｆ共６个较明显的沉降漏斗。其中沉降漏斗Ｂ 、 Ｄ和 Ｆ在这段时间内沉降量和沉降面积较小，可能处在非开采活跃期，沉降较缓慢；沉降漏斗 Ａ 、 Ｃ和Ｅ在这段时间内沉降面积较大，其中漏斗 Ａ 在研究时间段内最大沉降值１ ２８３． ４７ ｍｍ ，沉降面积达３．８１ ｋｍ２ ，正处于建新煤矿４２０１工作面开采活跃图 ４ 研究区域形变图期，因此沉降较为显著。下面以沉降面积最大的漏斗 Ａ 为例，对其进行走向和倾向的剖面分析。如图４所示，漏斗 Ａ 呈葫芦形，西南侧沉降较小，最大沉降７４２． ３５ ｍｍ ，经短暂回 落 后 继 续 呈 沉 降 漏 斗 态 势，最 大 沉 降 达１ ２８３．４７ ｍｍ ，东北侧有小范围抬升，最大抬升处１ ０８９． ５８ ｍｍ 。根据张兴文［ ５ ］ 等对建新煤矿４２０１工作面的研究可知，４２０１工作面呈西南—东北方向布置，走向长２２０ ｍ ，倾向长２ １００ ｍ ，因此构建工作面倾向为Ｍ′Ｍ方向，走向 Ｎ′Ｎ 与之垂直。又由于漏斗Ａ 沿 Ｍ′Ｍ 方向沉降面积越来越大，由此可推断出该工作面沿倾向 Ｍ′Ｍ 方向进行开采。为了验证实验结果精度，收集到漏斗 Ａ 区域（４２０１工作面）２０１９年１１月１５日 ～２０２０年３月１１日的水准监测数据，该水准监测数据沿着４２０１工作面倾向 Ｍ′Ｍ 分布着５５个点，如图５ （ ｃ ）中 α 所示，走向 Ｎ′Ｎ 分布着 １１ 个点，如图 ５ （ ｃ ）中 β 所示。对比水准监测与 Ｓｔａｃｋｉｎｇ 技术在走向与倾向的沉降监测结果，并绘制折线图进行分析，如图 ６～ 图 ７ 所示。图 ５ 基于谷歌地图显示的形变监测结果图 ６ Ａ 区域水准观测值与 Ｓｔａｃｋｉｎｇ 技术监测值对比图（倾向）图７ Ａ区域水准观测值与Ｓｔａｃｋｉｎｇ 技术监测值对比图（走向）１ ０ １第２期 杨光欣等：
Ｓｔａｃｋｉｎｇ－ＩｎＳＡＲ技术在矿区地表沉降监测中的应用 ２０２１年４月
由两幅对比图可看出，水准监测曲线较为连续，而Ｓｔａｃｋｉｎｇ 技术观测曲线波动明显，但整体趋势与水准测量一致。
ＩｎＳＡＲ 技术观测产生的是“面”结果，而水准测量是“点”的观测结果，“面”上提取的像素沉降值无法与水准点一一对应。从表２中 Ｓｔａｃ －ｋｉｎｇ 技术监测值与水准观测值的统计分析结果可以看出，二 者 均 值 相 差 １３１．８２ ｍｍ ，标 准 偏 差 相 差８０．５３ ｍｍ ，说明Ｓｔａｃｋｉｎｇ 技术监测结果与实际测量还存在着一定差异。一方面是点位提取造成的误差，另一方面由于形变量较大，相位混叠导致解缠失败，在今后的研究中会继续加以改进。表２ Ａ区域水准观测值与Ｓｔａｃｋｉｎｇ 技术监测值统计分析项目 Ｓｔａｃｋｉｎｇ 监测值 水准监测值样本数 ６６ ６６最大值项 －７１ －１５最小值项－１ ２８３ －１ ５８０均值／ ｍｍ－５８８． ４８ －７２０． ３标准偏差／ ｍｍ ３５２． ９７ ４３３． ５４ 矿区开采沉陷 ＩｎＳＡＲ 监测面临的主要问题本文基于 Ｓｔａｃｋｉｎｇ－ＩｎＳＡＲ 技术，对黄陵矿区南部区域２０１９－１１～２０２０－０３进行了重点分析，获得了该区域沉降监测结果，并与水准数据对比，验证了ＩｎＳＡＲ技术在矿区沉降监测中的可行性，通过对实验流程及结果的分析，还有以下几个方面需要继续改进。４． １ 数据适用性矿区一般位于较为偏远的山区，地形错综复杂，由于ＳＡＲ卫星采用的是侧视成像的工作模式，在地形起伏区域会产生叠掩、阴影、透视收缩等一系列几何畸变，若研究区域存在几何畸变，则很难收集到有效的雷达回波信号 ［６ ］ 。同时山区植被茂盛，Ｓｅｎｔｉｎｅｌ－１的Ｃ波段微波很难穿透植被，在干涉图上表现为失相干现象，给ＩｎＳＡＲ研究带来困难。面对上述问题，应灵活选择合适的ＳＡＲ数据源，如联合升、降轨数据，以弥补几何畸变带来的干扰 ［７ ］ ；其次，充分利用ＳＡＲ数据源，使用不同波段的 ＳＡＲ 影像对研究区域进行监测，方便交叉验证。４． ２ 观测有效性在选择不同 ＳＡＲ 数据的基础上，为了使处理结果达到精度要求，从内外两方面进行精度评估。内符合评估可从形变量、形变年速率中误差、不同处理方法交叉验证等方面着手；外符合评估首选与 ＧＰＳ 、水准等地表监测结果比较，还可结合光学影像和野外实地调查等方法进行观测有效性评定 ［８ ］ 。４． ３ 大尺度形变区域的监测在针对矿区大尺度形变区域的监测中，应结合监测目的和监测对象特点，充分利用现有ＳＡＲ数据源，综合运用各类ＩｎＳＡＲ方法进行监测，确保米级、分米级、厘米级、毫米级各个尺度连续覆盖。在Ｉｎ －ＳＡＲ形变监测获取的有限形变下，可结合开采沉陷估计理论，运用数学模型反演出矿区实际形变场。４． ４ 相干性保持良好的相干性是得到有效观测结果的首要前提，在保持相干性方面可从以下几点入手：在时间选择上尽量避免植被覆盖率较高的季节，以免雷达微波无法穿透植被到达地面；选择雷达波长较大的ＳＡＲ数据；首选同极化 ＳＡＲ 数据，次选交叉极化ＳＡＲ 数据［ ９ ］ ；在实际处理过程中可采用缩短重访周期，使用已配准影像进行辅助等方法。５ 展 望本文从煤矿地表形变监测的角度出发，对 Ｓｔａｃ －ｋｉｎｇ－ＩｎＳＡＲ 的流程及结果进行了详细分析与说明，针对矿区大变形，有效识别出形变区域及沉降值，为矿区地表沉降监测提供了参考。ＩｎＳＡＲ技术目前日趋成熟，但仍有一些问题亟待解决，可以说机遇与挑战并存。针对难点问题，虽有部分解决方法，但由于一些外部数据获取困难，所需专业知识多元广泛，并未普及开来。但随着 Ｉｎ －ＳＡＲ 相关理论和技术体系的日趋完善， ＩｎＳＡＲ 工作群体的日益庞大，以及未来 ＳＡＲ 卫星的研制开发，相信ＩｎＳＡＲ 技术一定能够成为未来形变监测不可或缺的力量。 参考文献：［ １ ］ 姜之安 ． 皖北矿区采煤塌陷区治理问题分析［ Ｊ ］ ． 矿山测量， ２０１５ （５ ）：
７６－７８ ， ８１．［ ２ ］ 高智伟，高洁 ． 建新煤矿新增副斜井场址方案及平面布置比选［ Ｊ ］ ． 陕西煤炭，２０１９ ， ３８ （ １ ）：
７６－７９．［ ３ ］ 朱煜峰．矿区地面沉降的ＩｎＳＡＲ监测及参数反演［ Ｄ ］ ．长沙：中南大学， ２０１３．［ ４ ］ 莫莹，朱煜峰，江利明，等 ． 基于 Ｓｅｎｔｉｎｅｌ－１Ａ 的南昌市时间序列 ＩｎＳＡＲ 地面沉降监测［ Ｊ ］ ． 大地测量与地球动力学， ２０２０ ，４０ （ ３ ）：
２７０－２７５．（下转第 １１９页）２ ０ １第２期 矿 山 测 量 ２０２１年４月
完成了本系统的开发，初步实现了权籍调查数据的批量导入、数据质量检查、数据入库、扫描资料归档、质检报告输出、数据成果查询与删除、数据成果打包等功能，为权籍调查成果数据生产的各个环节提供了直观的数据查询与展示的可视化界面，方便用户进行权籍调查数据成果的生产与管理，也为云南省农村不动产权籍调查及确权登记工作提供了重要的技术及系统支撑。 参考文献：［ １ ］ 自然资源部．自然资源部关于加快宅基地和集体建设用地使用权确权登记工作的通知［ ＥＢ ／ ＯＬ ］ ．ｈｔｔｐ ：／／ ｇｉ．ｍｎｒ． ｇｏｖ． ｃｎ ／ ２０２００５ ／ ｔ２０２００５１８ ＿ ２５１４０９４． ｈｔｍｌ ， ２０２０．［ ２ ］ 百度百科．农村宅基地［ ＥＢ ／ ＯＬ ］ ．ｈｔｔｐｓ ：／／ ｂａｉｋｅ．ｂａｉｄｕ．ｃｏｍ ／ ｉｔｅｍ ／农村宅基地／ ８０４５３６４ ｆｒ＝ａｌａｄｄｉｎ ， ２０２０．［ ３ ］ 马建民，王德华 ． 甘州区农房一体不动产登记数据库建设研究［ Ｊ ］ ． 矿山测量，２０１９ ， ４７ （ ２ ）：
１２０－１２３ ， １２８．［ ４ ］ 赵伟山，贾胜韬，李治明 ． 张掖市不动产登记信息管理基础平台建设总体思路的探讨［ Ｊ ］ ． 矿山测量，２０１８ ， ４６（ ３ ）：
８６－８９．［ ５ ］ 穆志杰，王永红，王瑞锋．不动产测绘成果质量管理探索［ Ｊ ］ ．测绘与空间地理信息，２０１８ ， ４１ （ １２ ）：
２４４－２４５ ，２５０．［ ６ ］ 王金明，李永树．基于 ＧＩＳ的农村宅基地管理信息系统的设计与实践［ Ｊ ］．测绘，２０１９ ， ４２ （ １ ）：
３－７．［ ７ ］ 刘正纲，陈寿珊，李玲，等．基于 ＧＩＳ的农村宅基地系统的设计与实现［ Ｊ ］ ．测绘...
篇六：insar监测费用
日期：!"!# $ #" $ !%基金项目：南京水利科学研究院基本科研业务费专项基金项目（&#!"""’）。作者简介：杨 佳（#()*—）女，工程师，主要从事小水电信息化方面的研究工作。+,-./0：12.34567896:;<74!"#$% 卫星遥感在农村水电站挡水建筑物安全形变监测上的应用杨 佳 #，! ，刘若星 #，! ，金华频 #，!（#; 水利部农村电气化研究所，浙江 杭州 *#""#!；!; 水利部农村水电工程技术研究中心，浙江 杭州 *#""#!）摘 要：针对大量农村水电站挡水建筑物缺少安全监测且存在安全隐患的问题，从理论上分析使用 =3>?@ 卫星遥感技术进行区县范围内挡水建筑物面上形变监测的可行性、优劣势及目前使用该项技术碰到的难题，是卫星遥感技术在农村水电行业信息化上的有益探索。图 ! 幅。关键词：农村水电站；安全监测；卫星遥感；=3>?@ 技术! 概 述农村水电站在解决山区农村供电、促进区域经济发展、改善农民生活条件与生态环境、调整当地产业结构以及保障应急供电等方面具有重要作用，是农村重要基础设施和公共设施［#］。根据 !"#( 年全国农村水电统计年报显示，全国农村水电站共有’% """ 多座，广泛分布于全国除上海以外的各省、直辖市和自治区。组成水电站的水工建筑物包括挡水建筑物、泄水建筑物、引水建筑物和厂房等，其中挡水建筑物一旦发生危险极易引起公共安全事故。农村水电站运行风险主要源于病险水工建筑物，特别是病险挡水建筑物。根据以往的水库工程安全经验，多数安全事故发生在挡水建筑物运营期间，原因主要是工作条件复杂，在长期运行中，相关参数受地质、气候等内外因素影响，发生了一定的变化，从而出现安全隐患乃至事故。水利部、能源局及各级行政主管部门多年来制定了比较健全的规章制度与技术标准，近些年，对小型水库、山塘的安全监管工作也不断加强。如 !"!" 年 ## 月浙江省发布的《浙江省小型水库系统治理工作方案》，推动了小型水库管理粗放型向专业型转变，安全鉴定和除险加固实现常态化，构建了工程安全生态、管理智慧高效的小型水库治理体系。" 现状分析挡水建筑物安全监测主要包括对建筑物结构、地基基础、两岸边坡、相关设施以及周围环境的仪器观测、仪器探查和直观检查。在监测内容上，我国现阶段对大坝安全进行自动化监测主要包括渗流监测和形变监测［!］。大坝形变随时间缓慢累积特征，到一定程度引发损坏，影响安全。形变监测主要对大坝物理参数进行分析和监测，包括水平及垂直位移［*］。目前主要的自动化形变监测方式是根据每一个地质阶段设置一个安全观测点，使用有线或无线传感设备对大坝相关参数进行数据采集，经过网络传输实现对数据的存储和处理分析；实现实时性、精细化对坝体进行安全监测工作。根据长江经济带清理整改摸底调研结果，农村水电站分布广泛、量大面广，挡水建筑物自动化监测程度低，安全管理任务重、监管难的问题十分突出。（#）挡水建筑物的安全监测以人工巡检巡查为主，缺乏自动化安全监测技术手段。根据长江经济带小水电清理整改摸底结果显示，占比 A"B左右的农村水电站为私人或股份制所有，对挡水建筑物维护费用普遍投入不足，无监测专项费用支出保障。巡检巡查人员缺乏挡水建筑物安全检查知识，· ) % ·计算机应用 >C?DD E&F@G HGI+@ !"!#!"#$，%"&’( !"#)))巡检巡查频率低，有的因为山高林密，只能 ! 个月! 巡，甚至几个月 ! 巡，有问题无法及时发现。另外，缺乏自动化安全监测设备、监控设备，投入费用高，网络通讯条件不理想，都是制约开展自动化安全监测的因素。（"）监管覆盖面不足。受水库数量多、资金不足等客观条件制约，行业管理部门对辖区内水库大坝安全监管主要以检查、核实、调研和监督等传统手段为主。对农村水电站的挡水建筑物监管覆盖面不足，与水库管理单位缺乏安全监测信息的互联互通。未建有安全监测设施的缺乏对挡水建筑物安全的科学判断依据；已建有安全监测设施的，虽积累了一定量的监测数据，但由于水库管理单位技术人员分析研判能力因人而异等原因，通过安全监测资料及时分析大坝安全运行状态，起安全隐患预警作用的能力有限。如何借助于新型的技术手段，探索低成本、大范围的挡水建筑物安全监测新思路，以高效、经济的方式，兼顾水库个体的精细化监测及区域整体的粗颗粒度监测，满足新时代安全监管要求，是当前农村水电行业的迫切需求。! "#$%& 技术及应用随着卫星传感技术的发展，合成孔径雷达干涉测量（#$%&’，()$*+,*-. /0,1*21, 1/3/1 -$*,14,156,*1)）技术对挡水建筑物形变监测提供了一种全新的监测方式。%&’ 中文名为合成孔径侧视雷达，搭载有 %&’作为观测传感器的卫星即为 %&’ 卫星。目前可以查询到的在轨的 %&’ 卫星主要包括日本 &78%—"卫星、欧洲空间局 %,$*-$,9—! 卫星、意大利 :8%;<8—%=)<,3 卫星座、德国 >,11/%&’—?@>/$AB<—? 双子卫星、中国高分三号等不同国家的 %&’ 卫星。其中，欧洲空间局对 %,$*-$,9 卫星数据实施免费开放政策，中分辨率的 %,$*-$,9—!%&’ 卫星 #C模式 %7: 数据也可免费下载到。#$%&’ 技术通过比较两幅不同时刻获取的 %&’卫星影像相位相关干涉信息，提取目标地物在卫星视线方向上的位移变化，实现对表面地形、形变位移的监测［D］。相对于传统触感式传感器的监测方式，#$%&’ 技术可以实现：（!）大范围、连续、高密度测量。相比较于水准仪及 EF%% 技术对离散点的监测，#$%&’ 实现的是面覆盖，如一景空间分辨率为 G 6 的高分辨率%&’ 卫星影像覆盖范围约是 ! HII =6 " ，基本覆盖区县级城市辖区，可实现对整个辖区面积范围内地物的监测。（"）无接触式监测。%&’ 卫星通过发射微波信号，接受回波信号对结构表面的微小形变进行反演，无须安装传感器，对监测主体无损害，尤其适用于监测面积较大的精密结构，并可有效降低成本［H］。（G）全天时、全天候。%&’ 卫星发射的微波有穿透力强的特点，可穿透云雾，这对于雨季或常年云雾浓密的部分地区的观测十分有利，可有效弥补光学影像可见光无法穿透的缺点。虽然 #$%&’ 技术在地形测量 AB< 生成，在地震、山体滑坡、火山等地质灾害有重要的应用价值，但由于 #$%&’ 技术的原理是根据雷达波干涉相位差来提取信息，容易受卫星轨道误差、地形数据误差、大气延迟等因素的影响，造成信息无法提取或形变精度不足。目前在应用上，通过 #$%&’ 技术来提取形变量的场景，往往是形变量级较大，如地震、山体滑坡、火山等大尺寸、大形变的突发性灾害。另外，对做相位干涉的二景卫星影像也有严格的要求，这些原因制约了 #$%&’ 的应用范围。目前在 #$%&’ 的基础上，发展和完善了多种新的技术途径。用于探测随时间累积的缓慢形变的序列差分雷达干涉叠加技术（时序 #$%&’ 技术）是其中一个重要方向。时序 #$%&’ 通过揭示形变空间关系可以找出形变位置，适合于监测形变量级较小，形变轻微，形变发展速度较为缓慢，随时间序列下有形变趋势特征；目前在城市填海区的沉降监测，高铁桥梁、地铁、跨海大桥等沉降形变监测中得到了应用。时序 #$%&’ 技术的原理是使用同一颗 %&’ 卫星或相同传感器的星座卫星对同一地区在一段连续间隔时间获得的多景 %&’ 卫星影像，依据监测地物的散射特性，探测出时间序列上相关性较高的目标（见图 !）。基于这些特定目标的相位时间序列进行建模分析，采用多参数整体迭代的方法分离大气延迟、卫星轨道误差等相位，获得高精度的时间累积下的形变测量趋势（见图 "）［D］。目前代表性的时序 #$%&’ 技术是永久散射合成孔径雷达干涉测量（0,1(-(*,$* (./**,1,1( -$*,14,156,*1) %&’，J%-$%&’）技术。在实际应用中，J%-$%&’ 常和短基线 %K&%· L H ·小水电 "I"! 年第 M 期（总第 """ 期）
计算机应用
（!"#$$ %#!&$’(&!）’()*+ 处理得到的结果相互验证。图 !雷达强度图中的 "# 点图 $时序形变速率! 存在问题,()*+ 是遥感领域的前沿技术，虽然在城市、区县维度的大范围地表形变监测中具有巨大的应用潜力，但在行业应用上仍面临着很多难题。（-）)*+ 卫星影像数据来源，开放的免费资源不足，高分辨率 )*+ 卫星影像收费较为昂贵。使用 .)’()*+ 需要 /0 1 20 景，最少需要 /0 景连续间隔的同轨 )*+ 卫星影像。目前欧洲空间局免费分发的 )&(3’(&$—- 卫星数据的空间分辨率是 4 5 /0 "，即影像上的每一个像元对应地物的实际面积是 4 5/0 "，对于较小体量的目标地物，分辨率不够，需要分辨率更高的卫星影像。目前高分辨率的 )*+卫星影像需要按景付费购买，做一次时序分析购买数据费用较高，限制了推广应用。（/）.)’()*+ 通过计算在时间维度上相位稳定的永久散射体（.) 点），反演形变信息，适用于有较多相关性较高的永久散射体（.) 点）区域，典型的 .) 点如房屋、桥梁、铁轨等具有金属强散射。因此城市更适合采用此项技术。在植被浓密的自然环境中，稳定的 .) 点较少，山区场景下，使用.)’()*+ 技术需要进一步验证和试验。（2）)*+ 卫星通过传感器在视线方向的相位差干涉获取形变信息，当形变发生在沿卫星飞行方向或有复杂的形变机理，,()*+ 技术无法获取有效的形变信息［6］，目前仍是合成孔径雷达干涉的前沿研究方向。（6）由于 )*+ 卫星对同一地物观测的重访周期一般以周为单位，即使有多颗卫星的为星座配合，目前的重访周期也是以周为单位，无法实现实时监测，只能做回顾分析。（4）遥感技术获取的数据非常庞大，如一景中分辨率的 )&(3’&$-* 卫星影像的数据量达到 4 7，远远超过了用传统方法所获取的信息量；使用传统数据库如何储存和处理，也是面临的一个问题。" 展 望本文针对大量农村水电站挡水建筑物缺少安全监测，存在安全隐患的问题，从理论上分析使用,()*+ 卫星遥感技术进行区县范围内挡水建筑物面上形变监测的可行性、优劣势及目前使用该项技术碰到的难题，是卫星遥感技术在农村水电行业信息化上的有益探索。随着卫星遥感技术的快速发展，更多民用 )*+ 卫星的发射上天，全球化开放共享合作加快，卫星遥感技术在各行业不同场景下的应用必将不断丰富和深化。参考文献：［-］ 蔡 新，郭兴文，徐锦才，等8农村水电站安全风险评价［9］8北京：科学出版社，/0-48［/］ 贺连军8大坝安全监测系统在水库中的应用探讨［:］8低碳技术，/0/- （4）：;;<;=8［2］ 肖 飞8 大坝安全监测技术探讨［:］8 低碳技术，/0/-（-）：;0<;-8［6］ 刘国祥，陈 强，罗小军，蔡国林，等8 ,()*+ 原理与应用［9］8北京：科学出版社，/0->8［4］ 林 珲，马培峰，等8城市基础设施健康 ,()*+ 监测方法与应用［9］8北京：科学出版社，/0/-8!责任编辑 吴 昊· 0 ? ·计算机应用 )9*@@ ABC+D .DEF+ /0/-!"#$，%"&’( !"#)))
篇七：insar监测费用
3卷第8期2008年8月武汉大学学报· 信息科学版G eom ati cs andInform ati on Sci ence of W uhan U ni versi tyV01．33 N o．8Aug．2008文章编号：1671—8860( 2008) 08一0850—04文献标志码：A基于InSAR技术的城市地面沉降灾害监测研究张诗玉1李陶1夏耶2( 1武汉大学卫星导航定位技术研究中心，武汉市珞喻路129号，430079)( 2波茨坦地学研究中心，德国波茨坦)摘要：基于开放源代码软件平台D ( ) RIS和自主开发的大气效应和基线误差消除模块，对河北廊坊市、霸州市胜芳镇2003～2007年EN VISAT卫星的SAR影像进行了差分干涉测量处理。通过该地区的G PS站网，削弱了部分大气对流层折射延迟的影响，并融合SRTM 3 D EM 对平地效应残留误差进行了估计，从而精确地获取了该时期的地面沉降量及沉降漏斗中心。关键词：大气效应；基线误差；G PS；SRTM ；地面沉降中图法分类号：P22l ；P225．1在大规模超采地下水与补给源减少的综合作用下，地下水水位的持续下降形成了地下水水位降落漏斗，导致地层岩土力学平衡被破坏，粘性土层压密释水，从而造成地面沉降。地面沉降在形成之后，一般是不可恢复的，要有效预防地面沉降，就必须有完善的监测设施和配套的禁采控沉措施。地面沉降一般较为缓慢微小，一般方法难以捕获全面的沉降信息。基岩标、分层标组成的地面监测体系受限于点位数量和分布，只能获取有限点位的水位变化信息；常规水准测量也只是在固定的线路上，难以掌握整个地区的地面沉降，且周期长、费用高，无法满足实时或准实时的需要。G PS技术可以监测地面高程变化，但短时段的观测精度难以与水准匹敌；G PS连续运行站网( conti nuousl yCO RS) 获得的高程精度较高( 约5 m m ) ，但目前拥有该系统的城市有限，且站间距一般也在十几km 以上，难以大范围应用于沉降灾害监测。近10 a来发展起来的InSAR技术u1可近实时地以m m 级精度( 高程) 、高分辨率( 水平方向m 级、十几m 级) 、大范围( 100× 100 km 2以上)地探测雷达视线方向的地表形变。该技术首先在地震形变、火山活动等大范围地表形变领域的监测中获得了成功，后在城市地面沉降监测方面也operati ngreferencestati ons，显示了强大的优越性[ 2_] 。目前，国内外一些城市已进行了一些实验研究，并取得了较好的成果，主要有意大利的Bol ogna城、墨西哥的墨西哥城等和中国的天津、苏州和上海等地[ 5{] 。然而，In—SAR的测量精度受到多种因素的影响，如时间去相关降低了干涉图相位的质量，大气对流层延迟造成了干涉图形变的假象，卫星轨道误差在干涉图中引起附加条纹，这些因素都严重限制着In—SAR精度及其进一步的应用[ 10。。本文利用开放源代码软件平台对河北廊坊市、霸州市胜芳镇2003～2007年EN VISAT卫星的SAR影像进行了差分干涉测量处理。1实验区概况本文选取河北平原的河北廊坊市和霸州市胜芳镇作为实验研究区。资料表明[ 1¨ ，由于地下水的超采，1975～1995年，河北山前平原区水位下降10～45m ，中部平原区水位下降20～60 m ，滨海地区水位下降10～70 m 。区域性地面沉降与区域性深层地下水水位下降相吻合，沉降中心与深层地下水水位降落漏斗中心也相互对应，目前已经形成沧州、廊坊、霸州等7个沉降漏斗区。廊坊市的实地调查结果表明[ 1引，井台相对抬升、拉裂、井房地面收稿日期：2008一06—15。项目来膏：国家自然科学基金资助项目( 4060400z．40474002) ，高等学校学科创新引智计划资助项目( B07037) I武汉大学地球空问环境与大地测量教育部重点实验室开放研究基金资助项目( 905152533-05．08) ． 万方数据第33卷第8期张诗玉等：基于1nSAR技术的城市地面沉降灾害监测研究鼓起和抽水管变形弯曲等沉降灾害点集中分布在市区西北和东北两个区域，与地下水位降落漏斗相吻合，证明地面沉降是由开采地下水所致的。目前，河北平原已建立了基岩标、分层标、地下水动态监测点等水文监测网和G PS观测点、水准点等组成大地测量监测网，InSAR技术正逐步得到应用。2数据预处理及误差消除2．1实验区数据准备与预处理本文获取了17幅廊坊市与霸州市的EN VI—SAT卫星SAR影像( 2003—10～2007一02) ，选取了5对干涉基线小于200 m 的影像对( 见表1) 进行干涉测量。本文利用二轨法差分干涉测量对数据进行处理，利用美国航天飞机测图任务( SRTM ) 3” 分辨率( 90 m ) D EM 去除地形相位，利用G ol dstei n枝切法( branch—cut) 对干涉相位进行相位解缠。SRTMD EM 是美国航天飞机在2000年2月11日至22日的11 d飞行中用雷达测图技术得到的数字地表高程模型，覆盖了北纬60。至南纬54。之间约80％的地表。水平基准为W G 孓84参考椭球，垂直基准为W G 孓84的EG M 96大地水准面。在北美地区，水平分辨率为30 m ( 1” ) ，其他地区的分辨率为90 m ( 3” ) ，绝对高程精度为20 m ，相对高程精度为16 m 。目前，90 m 分辨率的D EM( SRTM 3 D EM ) 是进行全球差分干涉测量的最佳选择。图1是本研究区域的D EM 及其高程直方图，可以看出，霸州高程在8 m 左右，廊坊高程在表1廊坊一霸州EN VISAT卫星差分干涉SAR影像对EN VI SAT SARⅨfferenti al Pai rs at Langf ang and BazhouTab．118m 左右，地势相对较为平坦。( a) D EM ( ”高程直方图图1廊坊市与霸州市的D EM 及其直方图D EMandH i stogramat Langf angand BazhouFi g．12．2基于G PS站的干涉图对流层延迟误差的削弱受对流层中水汽含量波动的影响，雷达微波在大气中的传播会发生延迟。大气对流层延迟在干涉图中可造成约1～10 cm 的相位延迟，从而影．响对干涉图的判读和分析。在利用G PS进行精密定位时，对流层延迟作为误差源视为噪声，而在G PS气象学中，这些噪声作为信号进行估计。天津地区12个G PS站于2005年底建成并运行，站址分布如图2所示，其中，BJ FS( 北京房山站) 为IG S站。基于这13个站的连续观测数据，以7个离天津较近的IG S永久站进行坐标联测和平差约束，本文采用G AM IT软件计算了对流层延迟的时间序列，对流层延迟参数每30 m i n给出一个估算结果。图3给出了2007年2月各站的天顶总延迟( ZTD ) 的时间序列，可以看出，ZTD 可达2．34 m 左右，一月内的变化可达1 cm 左右。G PS空间分辨率( 站间距) 通常为数十km ，而In—SAR为数十m ，因此，利用G PS获得的天顶对流层延迟改正InSAR干涉图中的对流层延迟效应时需进行插值。本文的研究结果表明，G PS获得图2廊坊市及霸州市周围的G PS站分布Fi g．2D i stri buti onof G PSAroundLangf angand B配hou 万方数据
852武汉大学学报· 信息科学版2008年8月日、盟泼扩+<2007102200 7加2· 262007—02—2 7图32007年2月天津G PS站天顶对流层总延迟Fi g．3ZTDat G PS Stati ons i nTi anj i ni n Feb．2007的天顶对流层延迟可以改善InSAR中大气对流层延迟误差的低频部分，使得对流层延迟的残余误差小于5 m m 。融合SRTM 3 D EM 消除残留基线误差卫星定轨的误差会直接传递到干涉基线中，从而在干涉图上产生明显的附加条纹，这些条纹称为平地效应残余条纹，或者基线误差条纹。基线误差条纹在干涉图上一般表现为双曲线形式，如果不对其进行消除，会直接影响到干涉测量的精度，从而导致对地面沉降作出错误的解释。根据附加条纹在干涉图中的表现形式，本文基于SRTM 3D EM 的差分结果，利用FFT计算了距离向和方位向的条纹数，然后再进行消除。然而，这种方法只能消除线性项，对于非线性基线误差难以消除。基于SRTM 3 D EM ，本文通过曲面拟合的方法计算了解缠相位的非线性基线误差曲面，并将其代入解缠相位进行消除。此方法不仅可以较好地消除大范围、整体性的基线误差，又可以消除含有低频信号的大气对流层延迟误差。2．33沉降结果及地下水开采分析图4和图5为本文计算的廊坊市与霸州市的地面沉降图。为对这一区域的沉降进行年度分析，分别对图4、图5中的08517～10020、10521～14529形变图进行叠加，形成2003～2004年度沉降图，14529～20040为2004～2005年度沉降，20040～21042与21042～26052形变图叠加形成2005～2006年度沉降图，结果见图6和图7。廊坊沉降区位于霸州地下水降落漏斗区，包括廊坊市区漏斗和霸州漏斗等，其初始水位埋深1．5 m ，现今漏斗中心水位埋深76．Om ，中心水位多年来平均下降速率为1．86 m ／a[13。，并在持续下降。图4明显地显示出了廊坊市的地面沉降中心，沉降中心的位置没有发生明显的转移。在不同的时间段内，沉降量最大达18 cm ，最小达5cm ，即使在短短的两个卫星重访周期内( 70 d)，卫星也监测到了地面的沉降情况。分析图6可知，无论是沉降漏斗中心、漏斗形状，还是其他区域的沉降量，几乎一致，最大都是8 cm ，说明地下水开采量得到了有效的控制，没有呈现出加剧的趋势。2005～2006年度，沉降漏斗中心在东南一西北方向稍有加剧的趋势，且在沉降漏斗东面约35 km 处正孕育一新的沉降区。若以沉降漏斗边缘( 图中1．5 cm 处) 为稳定区域( 沉降为O ) ，则中心沉降区( 6．5 cm 处) 的年沉降图4廊坊市沉降漏斗Subsi dence at Langf angFi g．4图5霸州胜芳镇沉降漏斗Subsi dence at ShengfafIg Tow n of B犯houFi g．5 万方数据
第33卷第8期张诗玉等：基于InSAR技术的城市地面沉降灾害监测研究853图6廊坊地面沉降漏斗年度沉降量Fi g．6Yearl y Subsi dence atLangf ang图7霸州胜芳镇地面沉降漏斗年度沉降量Fi g．7Yearl y Subsi dence at Shengf angTow n of B配hou率为5．o cm ／a。而文献[ 12] 表明，廊坊市1984～1992年的沉降速率达2．4 cm ／a；1988～1992年增加到3．1 cm ／a；1993～2004年，根据水位一沉降量推断约为4．2 cm ／a，这一推断结果与本文结果的量级一致。分析图7可知，2003年10月至2007年2月，胜芳镇沉降漏斗的面积和沉降中心有明显加大和转移的现象。2003～2004年度和2004～2005年度，最大沉降量均达14 cm ，但后者较前者的沉降面积有所扩大；2005～2006年度，漏斗沉降量明显加剧，最大达22 cm ，说明地下水开采和城市建设有加剧的趋势。4结语差分干涉测量技术获得的大面积、准实时的地面沉降趋势信息可为地面沉降监测网的优化提供科学依据，可加强对区域性整体地面沉降的严密监测，及时发现沉降漏斗的中心区域，为建立地面沉降预警预报系统提供量化的可靠依据。本文的研究结果为廊坊一霸州地下水的准实时大范围监测提供了可靠的沉降信息，为该地区的地面沉降监测提供了强有力的技术支持，对城市地下水资源管理、城市排水管网规划等方面的科学规划具有重要意义。致谢：感谢天津控制沉降办公室提供的G PS数据和水文数据，荷兰Del ft大学提供的开放源代码处理软件D O RIS和欧空局提供的EN VI—SAT卫星的SAR数据，以及N ASA提供的SRTM 3 D EM 。参考文献[1]廖明生，林珲．雷达干涉测量——原理与信号处理基础[ M ] ．北京：测绘出版社，2003[2]M assonnet D ，Rossi M ．TheD i spl acem entFi el d ofthe Landers Earthquake M apped by Radar Interfer—om etry[ J ] ．N ature，1993，364( 6 433) ：138一142[3]Am el ung F，J 6nssen S，Zebker H ，eta1．w i de—spread U p“ ft andTrapD 00r Faul ti ng on G al PagosVol canoes O bsen，ed谢th Radar Interferom etry[J ]．N ature，2000，407( 6 807) ：993—996[4]H anssenR，Am el ungF，Zebker HA．G eodeti c In—terpretati on ofthe Cerro Pri eto Geothem alLand Subsi dencel 讧easurem entsatFi eId M oni tored by R丑一dar Interferom etry[c]． AG UF童IIFra眦i sco，Cal i fom i a，1998M eeti ng，San[5]w egm ul Ier U ，StrozziT，Bi tel l iG．Val i dati on ofERS D i fferenti al SARInterferom etry for Land Sub—si denceM appi ng：theBol ogIl aCase Study[ c] ．I G ARSS’99，H am burg，1999w egm ul l efM e五coCi ty M apped byERS D i fferenti al SAR In—terferom etry[ C] ．IGARSS’ 99，H am burg，1999王超，张红，刘智，等．基于胁InSAR的1993～1995[6]StrozziT，U ．Landsubsi dencei n[7]年苏州市地面沉降监测[ 刀．地球物理学报，2002，( 45) ：244—253[8]Li Tao，Li uJ i ngnan，Li ao M i ngsheng，et a1．M oni —tori ng Ci ty Subsi dence by D - I nSAR i n Ti anj i n Area[ C] ．IGARSS’ 04，Al aska，Am eri ca，2004[ 9] 王艳．利用相干目标分析方法的长时问地表形变研究[D]．武汉：武汉大学，2006[10]H anssen R H ．Radar Interferom etry—DataInter—pretati onand ErrorAnaIysi s[ M ] ．N etherl ands：Kl uw er Academ i c Publ i shers。2001[ 11] 张洪波，顾福计，郭润瑞．河北平原地面沉降防治对策[J ]．中国地质灾害与防治学报，1998．119( 增刊) ：228—234[ 12] 易立新，侯建伟，李子木，等．河北省廊坊市地面沉降调查[ J ] ．中国地质灾害与防治学报，2005，16(4)：65—68[ 13] 张光辉，费宇红，聂振龙，等．海河平原东部地区地面沉降机理与趋势[ J ] ．中国地质灾害与防治学报，2005，16( 1) ：13一17第一作者简介：张诗玉，博士生。主要从事地壳垂直形变及雷达干涉测量数据处理研究．E．m i l ：sheperdsl l i yu@ 163．com( 下转第858页) 万方数据
858武汉大学学报· 信息科学版2008年8月第一作者简介：廖超明，博士生。主要从事G PS数据处理方法与G PS技术应用研究。E—m ai l ：gp594041@ 163．comPresent—dayTectoni c Characteri sti cs of Crustal M oVem enti nG uangxiAreaLJ A0C妇om i 挖91· 2School of G eodesy and G eom ati cs，W uhan U ni versi ty，129 LuoyuRoad，W uhan 430079，Chi na)yES^i ，．o，zg3ZH O UX缸o^以1H AI M i n2(1( 2D epartm entof LandSurveyi...
