CN114137520A - 一种基于InSAR监测矿山安全管理的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于InSAR监测矿山安全管理的方法，包括以下步骤：步骤1获取InSAR数据；步骤2对所获取到的InSAR数据进行预处理；步骤3利用InSAR数据对矿区开采地表沉陷进行调查；步骤4利用InSAR数据对地表沉陷时空演变进行动态监测；步骤5利用InSAR数据对露天矿区边坡稳定性的时序进行监测；步骤6利用InSAR数据对矿区尾矿库稳定性的时序进行监测；步骤7通过步骤1‑6中对矿区进行调查和监测，综合分析威胁矿山安全的不稳定因素，筛查隐患，为矿山安全管理提供决策依据。本发明对具有快速形变特征的矿区具有非常好的监测效果及重大作用。
Description
技术领域
本发明属于一种新型的空间大地测量技术领域，特别涉及一种基于InSAR监测矿山安全管理的方法。
背景技术
随着社会经济的不断发展，在矿产资源开发利用过程中，不可避免地造成了资源破坏、环境污染、地质灾害等一系列复杂的矿山地质环境问题，其中矿山地质灾害，如采空区塌陷、露天矿边坡失稳、尾矿库溃坝等，严重影响矿山生产安全。InSAR作为一种新型的空间大地测量技术，以其快速获取大范围、高精度地表形变的技术优势，对矿区开采地表沉降进行调查监测，利用InSAR对矿区地表沉降时空演变进行动态监测，对露天矿区边坡稳定性的时序性进行监测，对矿区尾矿库稳定性的时序性进行监测，对滑坡地质灾害隐患调查、矿区形变监测、城市基础设施安全监测。
现有的矿区监测技术的不足之处在于：基于普通遥感影像能够定性地对矿区沉降、变形、安全、地质灾害进行监测，但由于其普通遥感影像波段少、波普比较窄的特征，对矿区沉降、变形的监测波普及光谱特征比较缺乏，难以反映复杂多样的地表监测，监测精度低，不利于矿区的沉降、变形、稳定性、安全隐患监测。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于InSAR监测矿山安全管理的方法，InSAR技术可为矿山建设、开采、闭坑阶段等引起的井工开采地表沉陷、开采工作面掘进动态、露天矿边坡稳定性、尾矿库稳定性等多项地质环境问题展开调查与监测，在威胁矿山安全的不稳定因素积累初期及时发现隐患，为矿山安全管理提供决策依据。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种基于InSAR监测矿山安全管理的方法，包括以下步骤：
步骤1获取InSAR数据；
步骤2对所获取到的InSAR数据进行预处理；
步骤3利用InSAR数据对矿区开采地表沉陷进行调查；
步骤4利用InSAR数据对地表沉陷时空演变进行动态监测；
步骤5利用InSAR数据对露天矿区边坡稳定性的时序进行监测；
步骤6利用InSAR数据对矿区尾矿库稳定性的时序进行监测；
步骤7 通过步骤1-6中对矿区进行调查和监测，综合分析威胁矿山安全的不稳定因素，筛查隐患，为矿山安全管理提供决策依据。
所述步骤２中对获取到的InSARS数据进行滤波算法处理。
所述步骤３中，矿区地面沉降常规监测技术是采用精密水准测量、三角测量、静态GPS及动态GPS监测，这些常规技术监测时间长，维护难度大，测量人员需要现场勘测，现场勘测存在很大的安全隐患，故采用InSAR技术对矿区开采地表沉陷调查。
所述步骤４中矿区地表沉陷动态监测常规监测技术采用动态GPS监测，常规的GPS动态监测会受到信号源的干扰，GPS点偏移，有时无法获取到信号，这种常规监测方法导致监测结果的精度低，还费时，费人力；故采用InSAR时空演变法对矿区地面沉陷进行动态监测。
所述步骤５中采用InSAR连续观测模式，通过简单网络组合方式对相邻时刻影像两两干涉处理，InSAR数据能在短时间内高精度，高分辨率观测并识别出露天矿区边坡的稳定性监测。
所述步骤６中采用长时间序列的InSAR技术进行去除干涉相位中的大气、误差，在通过最小二乘法，小基线集函数模型进行参数估算，故采用InSAR技术进行矿区尾矿库的稳定性进行时序性分析监测。
本发明的有益效果：
与现有技术相比，本发明能够更好地运用InSAR作为一种新型的空间大地测量技术，以其快速获取大范围、高精度地表形变的技术优势，对矿区开采地表沉降进行调查监测，利用InSAR对矿区地表沉降时空演变进行动态监测，对露天矿区边坡稳定性的时序性进行监测，对矿区尾矿库稳定性的时序性进行监测，对滑坡地质灾害隐患调查、矿区形变监测、城市基础设施安全监测。本发明对具有快速形变特征的矿区具有非常好的监测效果。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种基于InSAR监测矿山安全管理的方法流程图。
图2是一幅大范围矿区开采沉陷InSAR调查图。
图3是一幅井工开采沉陷InSAR差分相位与形变漏斗图。
图4是一幅地表沉陷时空演变的InSAR动态监测图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明的一种基于InSAR监测矿山安全管理服务的技术方法进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1，本发明提供的一种基于InSAR监测矿山安全管理服务的技术方法，包括以下步骤：
对所获取到的InSAR数据进行处理，InSAR作为一种新型的空间大地测量技术，以其快速获取大范围、高精度地表形变的技术优势，最终得到如图2所示矿区开采沉陷InSAR调查图。
由于地表沉陷具有短时间内快速形变特征，基于两期影像的InSAR监测方法即有较好的应用效果，最大沉降量主要位于地下采空区对应的地表中心，从中心向边缘沉降幅度逐渐减弱，在地表形成一个空间沉陷漏斗，在通过差分图中表现为典型的圆形或椭圆形干涉条纹，地表沉陷差分相位与形变漏斗，最终得到如图3所示开采沉陷InSAR差分相位与变形漏斗图。
基于多时相InSAR差分干涉图可识别出地表沉陷范围与量级的时空演变特征；依据开采沉陷信息，结合开采时间、开采厚度与深度、矿层倾角、推进速度、上覆岩层特性、地形地貌等资料，建立地下采空区和地表沉陷区域的映射关系，可进行地下开采范围的反演，从而实现地下采矿工作面掘进方向动态跟踪监测，最终得到如图4所示地表沉陷时空演变的InSAR动态监测图。
据上述描述中的实施方案可以进一步组合或者替换，且实施方案仅仅是对本发明的优选实施例进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变化和改进，均属于本发明的保护范围。本发明的保护范围由所附权利要求及其任何等同物给出。
Claims (4)
1.一种基于InSAR监测矿山安全管理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1获取InSAR数据；
步骤2对所获取到的InSAR数据进行预处理；
步骤3利用InSAR数据对矿区开采地表沉陷进行调查；
步骤4利用InSAR数据对地表沉陷时空演变进行动态监测；
步骤5利用InSAR数据对露天矿区边坡稳定性的时序进行监测；
步骤6利用InSAR数据对矿区尾矿库稳定性的时序进行监测；
步骤7 通过步骤1-6中对矿区进行调查和监测，综合分析威胁矿山安全的不稳定因素，筛查隐患，为矿山安全管理提供决策依据。
2.根据权利要求1所述基于InSAR监测矿山安全管理的方法，其特征在于，所述步骤２中对获取到的InSARS数据进行滤波算法处理。
3.根据权利要求1所述基于InSAR监测矿山安全管理的方法，其特征在于，所述步骤５中采用InSAR连续观测模式，通过简单网络组合方式对相邻时刻影像两两干涉处理，在短时间内高精度，高分辨率观测并识别出露天矿区边坡的稳定性。
4.根据权利要求1所述基于InSAR监测矿山安全管理的方法，其特征在于，所述步骤６中采用长时间序列的InSAR技术进行去除干涉相位中的大气、误差，在通过最小二乘法，小基线集函数模型进行参数估算，进行矿区尾矿库的稳定性进行时序性分析监测。
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