礦區(qū)地表沉降監(jiān)測的DInSAR信息提取方法

第1章 緒論

1．1 研究意義

1．2 DInSAR研究現(xiàn)狀

1．3 DInSAR技術(shù)在礦區(qū)變形監(jiān)測應(yīng)用中的問題

第2章 開采沉陷相關(guān)理論簡介

2．1 煤礦開采引起的地表移動和破壞形式

2．2 開采沉陷盆地的描述

2．3 開采沉陷移動變形規(guī)律

2．4 概率積分法預(yù)計模型

2．5 本章小結(jié)

第3章 合成孔徑雷達差分干涉測量技術(shù)基礎(chǔ)

3．1 DInSAR技術(shù)

3．2 時序InSAR基本原理

3．3 本章小結(jié)

第4章 InSAR處理算法研究

4．1 組合基線估計算法研究

4．2 基于DT-CWT的干涉圖濾波算法研究

4．3 SAR影像配準方法研究

4．4 基于混合蛙跳算法的相位解纏方法

4．5 本章小結(jié)

第5章 基于DInSAR的礦區(qū)地表沉降監(jiān)測實驗

5．1 基于相位累積和偏移量跟蹤算法的礦區(qū)地表變形監(jiān)測方法

5．2 融合DInSAR和概率積分法的礦區(qū)地表變形監(jiān)測方法

5．3 基于時序SAR的采空區(qū)上方高速公路變形監(jiān)測及預(yù)測方法

5．4 多軌道SAR影像的礦區(qū)地表三維變形解算方法

5．5 本章小結(jié)

第6章 基于時序InSAR的礦區(qū)地表沉降監(jiān)測實驗

6．1 基于TCPInSAR的礦區(qū)地表變形監(jiān)測方法

6．2 基于StaMPS的礦區(qū)地表變形監(jiān)測方法

6．3 兩類時序InSAR技術(shù)的比較

6．4 本章小結(jié)

第7章 面向地理國情監(jiān)測的礦區(qū)InSAR信息提取

7．1 面向地理國情監(jiān)測的礦區(qū)沉降信息提取內(nèi)容

7．2 面向地理國情監(jiān)測的礦區(qū)沉降信息提取流程

7．3 礦區(qū)地表沉降信息廣域監(jiān)測

7．4 礦區(qū)地表沉降信息精細化監(jiān)測

7．5 多源數(shù)據(jù)監(jiān)測礦區(qū)沉降

7．6 多源數(shù)據(jù)融合

7．7 本章小結(jié)

第8章 結(jié)論與展望

8．1 結(jié)論

8．2 展望

參考文獻2100433B

《礦區(qū)地表沉降監(jiān)測的DInSAR信息提取方法》在總結(jié)了DInSAR技術(shù)相關(guān)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，闡述了DInSAR和時序InSAR技術(shù)的基本原理。針對DInSAR技術(shù)在礦區(qū)沉降監(jiān)測中的不足，詳細研究并改進了SAR影像配準、基線估計、相位濾波和相位解纏等四個關(guān)鍵算法；為解決礦區(qū)開采沉陷大變形和老采空區(qū)上方地表沉降監(jiān)測問題，研究了利用相位累積和像素偏移跟蹤的聯(lián)合解算方法、DInSAR及概率積分法聯(lián)合解算方法，并建立了DInSAR和地面實測數(shù)據(jù)相融合的LS-SVM地表變形預(yù)計模型；為研究開采沉陷動態(tài)下沉及長時間序列的變形情況，分析開采沉陷變形機理和規(guī)律?！兜V區(qū)地表沉降監(jiān)測的DInSAR信息提取方法》利用兩種時序InSAR方法提取了礦區(qū)地表沉降序列，指出了這些方法在解算礦區(qū)地表變形中的不足。

項目針對SAR影像用于礦區(qū)沉陷監(jiān)測信息提取中的若干關(guān)鍵問題展開了研究。主要研究成果如下： （1）對比分析了ERS、ALOS和TerraSAR-X等數(shù)據(jù)提取開采沉陷的能力，實驗發(fā)現(xiàn)，ALOS和TerraSAR-X數(shù)據(jù)是相對比較理想的，但兩者仍有缺點，前者時間間隔太長，而后者波長過短，綜合分析而言，ALOS對提取開采沉陷更有幫助，且成本較低。 （2）將Contourlet變換引入到干涉圖濾波方法中，使得在能達到干涉圖去噪的同時，較好的保留了紋理細節(jié)信息。 （3）研究了GPS與 MODIS聯(lián)合實現(xiàn)大氣延遲改正量提取方法，利用兩期GPS觀測數(shù)據(jù)及相應(yīng)時間的MODIS數(shù)據(jù)，分析GPS-PWV與MODIS-PWV的關(guān)系，進一步優(yōu)化了MODIS水汽的校正模型。 （4）研究了一種基于多級匹配策略的干涉SAR影像自動配準新方法，該方法首先利用SIFT算法提取SAR影像上的特征點并完成特征點初始匹配，之后基于RCM算法剔除相關(guān)性較低的匹配點，為減少影像整體匹配誤差，采用PRM算法進行匹配點對的二次篩選，最終完成SAR影像的精確匹配。 （5）探索了大變形條件下兩種干涉SAR技術(shù)解算方法：一種是相干性不好的情況下，采用下沉盆地邊緣點的D-InSAR結(jié)果同少量實測點結(jié)合，聯(lián)合解算概率積分法參數(shù)；另一種是在相干性較好的情況下，直接采用D-InSAR的結(jié)果反算概率積分法參數(shù)。最后再由概率積分法模型解算地表的總體沉降情況。 （6）對多基線時序SAR中的短基線技術(shù)進行了分析，并利用該技術(shù)提取了礦區(qū)地表沉降，試驗證明：SBAS方法對干涉圖中相干點的識別是有利的，但對礦區(qū)開采沉陷的監(jiān)測效果并不好。 （7）研究了基于支持向量機的概率積分法參數(shù)及地表下沉預(yù)報方法；構(gòu)建了概率積分法修正模型的老采空區(qū)殘余移動變形預(yù)測模型及方法； 建立了老采空區(qū)殘余沉降計算模型，分析了殘余下沉系數(shù)與覆巖巖性、開采厚度、開采深度及建筑物載荷的關(guān)系。 本項目發(fā)表相關(guān)科研論文36篇，其中SCI檢索1篇，EI檢索8篇，完成了既定的研究目標和任務(wù)。 2100433B

礦區(qū)開采導(dǎo)致大面積沉陷，由此帶來嚴重的生態(tài)環(huán)境問題。開采沉陷監(jiān)測是研究沉陷規(guī)律、控制沉陷災(zāi)害、保護礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)。采用新型的對地觀測技術(shù)SAR來監(jiān)測和研究因煤炭開采導(dǎo)致的礦區(qū)沉陷及引起的生態(tài)環(huán)境演變機理和規(guī)律，實現(xiàn)資源開發(fā)與環(huán)境保護協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要的理論和實際意義。本項目擬以多源、多時相、多分辨率、多極化雷達影像為信息源，融合多種影像的優(yōu)勢，結(jié)合礦區(qū)沉陷變形特點，重點研究SAR影像最佳組合及多源影像協(xié)同處理方法；大變形條件下SAR影像相位解纏優(yōu)化算法和基于時間、空間的三維相干點目標提取方法等，建立適應(yīng)礦區(qū)沉陷監(jiān)測的SAR影像信息提取優(yōu)化算法和模型，完善現(xiàn)有的SAR影像信息處理理論和方法，推進SAR在礦區(qū)大變形監(jiān)測中的應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上，建立礦區(qū)開采沉陷和老采空區(qū)殘余變形預(yù)測模型及老采空區(qū)地基穩(wěn)定性評價方法，為防災(zāi)減災(zāi)、保護礦區(qū)生態(tài)環(huán)境和優(yōu)化資源開發(fā)提供技術(shù)支持。

以礦區(qū)綜合性地質(zhì)圖為基礎(chǔ)。將工程地質(zhì)調(diào)查資料、地貌圖和水文地質(zhì)圖的資料，標繪到圖上，進行整理分析，用符號、顏色、線條花紋或等值線等直觀地表征各種地質(zhì)體和參數(shù)的特征和分布規(guī)律。并進行工程地質(zhì)分區(qū) 。2100433B