沉降监测合成孔径雷达干涉测量技术在煤矿区监测中的应用

4.6.6　沉降监测

合成孔径雷达干涉测量(InSAR)是一种提取地面垂直高度变化相关信息的技术，它利用雷达回波信号的相位信息来提取地表三维信息，通过差分干涉合成孔径雷达技术(D-InSAR)可以测量地壳垂直形变精度到毫米级。目前，该项技术已成功应用于地震形变与城市地表沉降研究。在煤矿区沉降方面，国内外学者应用INSAR技术对地下采煤造成的地面沉降也进行了许多研究，Stow和Wright(1997)在英国的Selby煤田，Perski(1998)在波兰的西里西亚石炭系上部煤盆地，对应用SAR干涉测量研究地下采矿的影响作过报道。国内许多学者也进行了相应的实验研究，都显示了该技术在地面沉降监测方面有很大的优越性。

利用D-InSAR技术监测煤矿区地面沉降主要包括以下三个步骤:

(1)选择合适的雷达卫星数据，利用D-InSAR技术获得研究区的地面沉降差分干涉图，并反演出近10年间3～5期的地面沉降，分析不同时期地面沉降区域与沉降幅度。

(2)进行灾害地质调查工作，通过地面调查和高分辨率遥感图像解译，查明煤矿区发生的地质灾害概况，为综合分析提供基础数据。

(3)综合分析区域地面沉降与各种地质灾害的发生关系，并对未来该地区可能发生的地质灾害进行评价，分析危险区的空间分布，建议土地利用规划和补偿方式。

与常规方法相比，利用InSAR技术对煤矿区沉降进行监测具有以下几个优势。首先，目前主要使用的GPS监测网，只能得到离散点位数据，难以全面监测矿区的地表形变，而InSAR技术可以弥补其不足，它不但具有全天候、全天时、稳定好、动态强等技术优势，而且无需建立地面观测站，其观测结果与其他离散点测量技术相比，具有空间连续覆盖的优势;其次，用干涉测量可以分析由于采矿干扰和不同岩体下陷速度加快或延缓导致的差异沉降，通过干涉测量可以有效地调整采矿前进的方向。采用这一采矿管理方法，可以实时监测地面沉降，这在人口密集的城市地区特别重要。