【摘 要】
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矿产资源开采活动在不同程度上改变了原有的地质环境,从而引发地表沉降和塌陷等地质灾害,因此矿区沉降监测十分必要。传统的监测方法是针对点的沉降监测,如设置固定监测站点、周期性移动站点观测等,基于站点的监测缺乏对区域沉降的全面掌控,而且费时、费力且易受天气影响。合成孔径雷达干涉测量(Interferometry Synthetic Aperture Radar,InSAR)是一种新兴的地表形变监测技术,
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矿产资源开采活动在不同程度上改变了原有的地质环境,从而引发地表沉降和塌陷等地质灾害,因此矿区沉降监测十分必要。传统的监测方法是针对点的沉降监测,如设置固定监测站点、周期性移动站点观测等,基于站点的监测缺乏对区域沉降的全面掌控,而且费时、费力且易受天气影响。合成孔径雷达干涉测量(Interferometry Synthetic Aperture Radar,InSAR)是一种新兴的地表形变监测技术,具有全天时、全天候监测大面积地表形变的特点,同时监测精度能达到毫米级,满足工程应用需要。为此,本文以贵州百里杜鹃矿区为研究对象,选择C波段Sentinel-1A数据,利用SBAS-InSAR技术解算矿区雷达视线(LOS)向地表形变;此外,矿区地表覆盖和地形复杂,为此开展结合升/降轨影像解算矿区垂直向和东西向的形变,分析矿区在两个方向上的形变量及形变走向,从而解算更精确的地表形变。文章主要研究成果及结论如下:(1)矿区地表形变解算与沉降原因分析。选择矿区2017年至2020年Sentinel-1A升轨数据,利用SBAS-InSAR技术解算LOS向地表形变。从升轨年均地表形变速率图中圈定三处明显的地表沉降隐患区,对沉降隐患区作横纵剖面线,从矿区地表移动变形规律、矿区开采资料和现场实地调查情况三个方面入手,对各时间段矿区在形变范围及形变速率方面的差异进行分析。(2)结合升/降轨影像的矿区地表形变解算和差异分析。首先解算降轨LOS向地表形变,根据升/降轨地表形变结果反演平均速率标准差,结果表明SBAS-InSAR技术提取地表形变结果具有较好的稳定性。对比升/降轨地表形变结果,发现在形变速率、形变位置等方面存在一定的差异,经分析是由于升/降轨影像的飞行方向及矿区的地理条件等原因造成。(3)基于升/降轨影像的矿区三维地表形变解算与分析。以贵州百里杜鹃矿区为例,基于升/降轨影像解算矿区垂直向和东西向的形变场。根据垂直向和东西向的形变结果,在矿区范围内圈定三处地表沉降隐患区,结合形变运动规律对沉降隐患区的形变量和形变范围进行了分析,发现随着矿区的持续开采,沉降会对附近居民的生产生活造成影响。综上,本文利用SBAS-InSAR技术对百里杜鹃矿区升降轨数据进行地表形变监测,在此基础上进一步解算矿区的三维地表形变。文章形成的技术思路和成果对矿区地质环境防治提供强有力的技术和数据支撑,具有重要的工程参考价值。
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