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

论文摘要

利用合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术进行煤矿开采沉陷监测时,所获得的雷达视线方向(LOS)位移是地表点垂直向、南北向、东西向三维位移的矢量叠加。将LOS向位移分解为地表下沉及沿工作面走向和倾向水平位移,是研究开采沉陷规律和获取地表移动参数的基础。目前,基于In SAR LOS位移反演开采沉陷三维位移的主要方法有:利用不同轨道卫星的三幅SAR影像建立LOS位移方程组来求解三维位移分量;根据开采沉陷预计模型将地表水平位移视为下沉的关联函数,由单幅SAR影像来解算下沉及水平位移;或者直接忽略水平位移的影响,将LOS向位移投影为下沉分量。本文在分析上述方法局限性的基础上,根据近水平煤层开采地表下沉和水平位移关于移动盆地主断面对称的基本特征,建立地表移动盆地对称点上多期InSAR LOS向叠加位移的几何方程组,并对该方程组进行叠加和差分处理,导出LOS向位移反演开采沉陷三维位移的函数模型。在工作面推进过程中,由于地表移动具有滞后性,使得动态沉陷盆地中心偏向开切眼一侧,本文依据移动盆地中央地表下沉达到最大且水平位移趋近为零的特征,基于相邻像元LOS向位移进行叠加和差分,自动搜索出地表移动盆地的动态中心位置,从而实现工作面推进过程中地表动态三维位移的分解。基于Matlab平台对上述三维位移反演模型进行了算法实现,并利用多期InSAR实测数据进行了模型验证,其下沉和水平位移反演结果与实测资料较为一致,明显优于忽略水平位移而直接分解地表下沉的方法。上述模型能够用于近水平煤层开采地表移动稳定后和动态移动过程中InSAR监测的三维位移分解,具有较好的普适性。

论文目录

• 1 In SAR LOS向位移与三维位移的几何关系
• 2 现有的矿区INSAR三维位移反演方法分析
• 3 基于近水平煤层开采沉陷对称的三维位移反演模型
•   3.1 近水平煤层开采沉陷的对称分布特征
•   3.2 地表移动稳定后的InSAR三维位移反演模型
•   3.3 开采沉陷InSAR-LOS位移叠加分析
•   3.4 地表移动过程中的InSAR三维位移反演模型
•     3.4.1 反演函数模型
•     3.4.2 动态地表移动盆地中心o'的确定
• 4 三维位移反演算法实现与验证
•   4.1 地表稳定后的三维位移反演计算流程
•   4.2 动态地表三维位移反演计算流程
•   4.3 反演模型的验证
•     4.3.1 地表移动稳定后的三维位移反演模型验证
•     4.3.2 动态地表三维位移反演模型验证
•     4.3.3 反演模型的精度验证
• 5 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 汤伏全,董龙凯,王宗良,黄景偲

关键词: 形变监测,开采沉陷,对称性,三维位移反演

来源: 煤炭学报 2019年01期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 矿业工程

单位: 西安科技大学测绘科学与技术学院

基金: 国家自然科学基金资助项目(51674195),陕西省自然科学基金资助项目(2016JM5048)

分类号: TD327

DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2018.0698

页码: 210-220

总页数: 11

文件大小: 573K

下载量: 253