InSAR技术在大同矿区地面沉降监测中的应用研究

煤炭的开发和利用，产生了巨大的经济和社会效益，同时也给矿区的生态环境带来了一系列损害。大同煤田开发历史悠久，相伴产生的地面沉降比较严重，给矿区的可持续发展带来了极大的影响。为保证矿区经济建设顺利发展，必须对地面沉降的原因、过程、趋势以及沉陷发展的规律进行全面的监测，以便得到合理的治理。常规的测量方法尽管精度高，但成本高、采样精度低、测量时间周期长，已无法满足当今社会发展的要求。 20世纪60年代发展起来的合成孔径雷达干涉测量技术（InSAR）已成为测量地球表面变化极具潜力的技术，它可以大面积的采样、测量时间短，同时成本也比较低。本文针对大同矿区开采沉陷的历史和现状，选择了从1992年至2003年之间的八景基本重叠的SAR影像数据，完全包含了大同矿区，总覆盖面积约10000km2。通过数据的干涉处理，在原有资料的背景下，提取了大同矿区十年间不同时间段的地表形变场，并结合开采沉陷的特征进行分析，得出了大同矿区的地面沉降与开采沉陷规律一致的结论。 本文所选数据在处理过程中出现了严重的退相干现象，导致了有的数据几乎不相干。结合大同矿区的实际情况，对引起退相干的空间退相干和时间退相干进行了分析，得出了一些经验：基线距的垂直分量一般为临界基线距的三分之一为最佳，如果垂直基线距偏短，干涉结果则不理想：在植被稀少、冰冻严重的地区，跨春夏季的两个像对干涉的时间退相干影响小，跨秋冬季的两个像对干涉的时间退相干影响较强。另外卫星的轨道数据的稳定性和准确性也是引发退相干的原因之一。由于受SAR图像的分辨率的限制（地面分辨率为28m×28m）和变形边界不规则的影响，所以变形区的面积有一定的误差。同时矿区变形规模较小，数据质量不理想，干涉纹图不清晰，对下沉量的估计有偏小的趋势。 InSAR技术应用于矿区的沉陷监测实验研究中，不仅是常规沉陷监测的有益补充，而且其形变监测精度可以达到厘米级甚至毫米级，雷达影像还能够提供一个连续的三维表面，对雷达影像处理后可以生成DEM且获取的高程精度可以达米级。这些都决定了该技术会有极好的应用前景。但该技术在具体的应用中还有很多问题未得到很好的解决，它的适用性和实用价值正在通过实验研究得到证实，因此InSAR技术将是未来地面沉降监测技术发展的方向。