基于InSAR时序形变的矿区全盆地沉降时空演化规律分析.pdfVIP

第26卷第7期 中国有色金属学报 2016年7月 Volume26Number7 TheChineseJournalofNonferrousM etals July20l6 文章编号：1004-0609(2016)一07-1515—08 基于InSAR时序形变的矿区 全盆地沉降时空演化规律分析 杨泽发 ，易辉伟 一，朱建军 ，李志伟 ，苏军明 ，刘 奇 (1．中南大学 地球科学与信息物理学院，长沙 410083； 2．湖南科技大学 煤炭资源清洁利用与矿 山环境保护湖南省重点实验室，湘潭 411201； 3．中南大学 湖南省普通高校精密工程测量及形变灾害监测重点实验室，长沙 410083) 摘 要：利用10景ALOSPALSAR影像获取山西云冈某矿区在2007年7月1日至2009年1月3日的地表时序沉降值， 并使用Logistic模型拟合该矿区全盆地时序沉降。结果表明：通过交叉验证Logistic模型估计参数预测的时序沉降 与InSAR监测值后发现，两者吻合较好，且其平均均值和均方根误差分别为一0．4,N2．5cm，表明在整个下沉盆地 内，各点的动态沉降均符合 “S”型增长，~[Logistic模型能较好地描述该过程。统计该矿区全盆地Logistic模型形 状参数口和6后，发现参数口和6分别服从Weibul1分布和随机分布，且其数值变化较大，表明利用少量离散地表监 测数据拟合的Logistic模型参数预测的全盆地动态沉降结果可靠性不高。最后，利用全盆地Logistic模型估计参数 预测了该矿区2009年2月18日的地表沉降值，该值与InSAR监测结果吻合较好，均方根误差为2．15cm。 关键词：InSAR时序形变；开采沉陷；时空演化；Logistic模型；遗传算法；Levenberg—Marquard算法 中图分类号：TD17：P23 文献标志码：A 地下开采容易破坏下沉盆地内的道路、桥梁、建 均等的表土层覆盖等J[1，仅利用少量离散点的时空演 筑物、地下管线以及其他基础设施。因此，研究矿区 化过程预测全盆地动态沉降是否可靠还有待研究。综 全盆地沉降的时空演化规律是精确预计和评估地表建 上所述 ，如何将传统沉降的时空演化研究由少量的 构筑物潜在损坏、提高地下资源回采效率的关键。目 “点”扩展到全盆地的“面”对于地表动态沉降精确预测 前，该研究的主要方法是建立可描述该过程的时空模 及建构筑物潜在破坏准确评估有着重要意义。 型，比较典型的有力学解析模型ill和时间函数模 对于传统测量而言，矿区沉降的时空演化过程研 型[2]。由于岩体具有非连续性且本构关系较为复杂， 究由“点”到 “面”的拓展意味着观测点必须覆盖整个下 因此，力学解析模型及其预测精度还有待进～步研 沉盆地，从而大大地增加投入的人力、财力和物力。 究f5]。时问函数模型根据地表实测数据拟合得来，是 目 然而，合成孔径雷达干涉测量(Interferometricsynthetic 前使用较为广泛的矿区沉降时空演化过程分析方法。 apertureradar，InSAR)的出现为实现该研究提供重要 然而 ，由于传统测量手段(~~IGPS、水准测量等) 条件[8-12]。其全天候、全天时、大范围覆盖(~IJALOS 受到技术本身的制约，很难提供覆盖整个下沉盆地的 PALSAR的空间覆盖范围为70km×90kni)的优势能 地表观测数据。因此，已有的矿区沉降时空演化研究 在较为恶劣的气候条件下同时监测多个矿区。另外， 大都基于地表少量的离散监测点f6]，并利用其拟合 的 该技术能低成本地获取矿区全盆地的高精度、高时空 参数预测全盆地的动态沉降值。然而，矿区地表动态