矿山开采损害InSAR/UAV融合监测关键技术及应用
周大伟1
安士凯2
吴侃1
胡振琪1
刁鑫鹏1
1.中国矿业大学 环境与测绘学院,江苏 徐州 2211162.平安煤炭开采工程技术研究院有限责任公司安徽省煤矿绿色低碳发展工程研究中心,安徽 淮南 232001
摘要：煤炭开采引起的地质环境损害问题已成为关注和研究的焦点;尤其西部矿区以大规模、高强度开采主,引起的岩层及地表移动也呈现出变形速度快、损害程度深、波及范围广的特点,对其进行快速、准确、全面地监测是矿区生态环境保护、绿色矿山建设的关键.传统的地表移动观测方法和单一测量技术均难以满足需求;无人机(UAV)摄影测量与合成孔径雷达干涉(InSAR)优势互补,二者融合在地质环境损害监测方面具有优势,提出了融合UAV/InSAR监测矿山开采损害的关键理论、技术和方法.重点论述了UAV/InSAR融合新型多尺度观测站建立模式和二者协同观测方法;探讨了UAV/InSAR跨尺度异质遥感数据融合策略;提出了基于UAV/InSAR特征级融合的地表沉陷变形及关键环境因素精确提取的思路和方法;并以内蒙古王家塔煤矿为例进行了应用研究,首先采用UAV摄影测量和InSAR技术建立了工作面尺度"点-线-面"结合新模式观测站,同时获得研究区域的UAV光学影像、InSAR影像和主断面关键点水准数据;利用UAV/InSAR的特征级融合方法提取了矿区沉陷盆地,并利用UAV沉陷盆地和融合沉陷盆地分别进行求参.研究结果表明:UAV监测的最大下沉值为2487 mm,中误差为81 mm,UAV测量误差对于沉陷盆地边界影响较大,导致无法精确获取盆地边界区域;InSAR监测的最大下沉为110 mm,远小于实际,InSAR受时空失相干影响,无法准确获取大变形区域沉降;通过InSAR/UAV特征级融合,得到了整体和边界区域精度更高融合下沉盆.在求参方面,单独UAV数据求取的下沉系数与水准结果的相对误差为1.4ü,主要影响角正切偏差较大,约20ü,主要为UAV下沉盆地边界误差较大所致.与单独UAV求参相比,融合下沉盆地数据求出的参数更准确,主要影响角正切的相对误差仅为5ü,融合数据很好解决了单一UAV反演tanβ误差偏大的问题.该工程案例表明了UAV/InSAR融合技术在西部矿区地表沉陷变形监测中具有显著的优势,可为西部煤矿开采地表损害监测提供技术支撑.
关键词：矿山开采沉陷矿山地质环境UAVInSAR遥感数据融合
分类号：TD171(矿山地质与测量)
资助基金：国家重点研发计划(2020YFC1806505)国家自然科学基金(51604266)国家自然科学基金(52104174)
论文发表日期：2022-10-25
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：14( 121-134 )
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