亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于時(shí)序InSAR技術(shù)的礦區(qū)形變監(jiān)測(cè)與分析

        2022-10-31 11:59:14陳志達(dá)龐校光
        地理空間信息 2022年10期
        關(guān)鍵詞:渾源縣時(shí)序采空區(qū)

        陳志達(dá),龐校光

        (1.紹興市上虞區(qū)自然資源監(jiān)測(cè)中心,浙江 紹興 312399;2.中國科學(xué)院精密測(cè)量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院 大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北 武漢 430077;3.中國科學(xué)院大學(xué),北京 100049)

        InSAR技術(shù)是20世紀(jì)后期發(fā)展起來的衛(wèi)星遙感新方法,可以獲取高精度地形和地表形變信息[1-2]。與常規(guī)地面水準(zhǔn)測(cè)量、全球定位系統(tǒng)(GPS)、光學(xué)遙感等測(cè)繪手段相比,InSAR技術(shù)進(jìn)行地面形變監(jiān)測(cè)時(shí)優(yōu)勢(shì)明顯[3-5],且已在地表形變[6-8]、礦區(qū)[9-10]、滑坡[11]及地震形變[12]等研究與監(jiān)測(cè)中得到了廣泛的應(yīng)用。

        礦區(qū)開采引起的地面沉降是非常復(fù)雜的過程,其危害十分嚴(yán)重,研究礦區(qū)塌陷具有重要的意義[13-14]。2011年,Jiang[15]等利用時(shí)序InSAR對(duì)礦區(qū)煤火引起的地表形變進(jìn)行了監(jiān)測(cè),結(jié)果顯示時(shí)序InSAR技術(shù)對(duì)礦區(qū)煤火引起的地表形變具有可靠的應(yīng)用潛力。2014年,Dong[16]等利用差分干涉測(cè)量短基線集時(shí)序分析技術(shù)(SBAS-InSAR)對(duì)淮南地下煤礦開采引起的地面沉降進(jìn)行時(shí)空分析,證明了L波段InSAR可用于監(jiān)測(cè)礦區(qū)地下開采活動(dòng)引起的地面沉降。同年,Zhao[17]等通過InSAR技術(shù)對(duì)大同不同采礦沉降階段及時(shí)間演變進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)1992—2011年間約80%煤礦發(fā)生形變。2015年,LI[3]等對(duì)徐州礦區(qū)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),再次驗(yàn)證了In-SAR技術(shù)用于礦區(qū)形變監(jiān)測(cè)結(jié)果的可靠性。2019年,朱建軍[18]利用InSAR技術(shù)求取了煤礦開采沉陷的三維形變場(chǎng),并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)?zāi)M。

        山西省大同市渾源縣煤炭資源豐富,從20世紀(jì)70年代以來,煤礦無序開采導(dǎo)致周邊地區(qū)大范圍地面沉降,嚴(yán)重破壞了周圍的生態(tài)環(huán)境,直接威脅著當(dāng)?shù)鼐用竦纳柏?cái)產(chǎn)安全。為此,本文利用覆蓋大同市渾源縣46景SAR影像,采用時(shí)序InSAR技術(shù)進(jìn)行分析處理,獲取了2007—2013年間渾源縣平均年形變速率結(jié)果和時(shí)序結(jié)果,并根據(jù)實(shí)地調(diào)查資料分析了地面沉降時(shí)空變化特征及其與采空區(qū)分布的關(guān)系。

        1 研究區(qū)概況及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

        1.1 研究區(qū)概況

        渾源縣(39.67°~39.83°N、113.72°~113.92°E)地處黃土高原的邊緣地帶,位于山西省東北部大同盆地東南邊緣,東臨廣靈縣,南鄰繁峙縣,西毗應(yīng)縣,北接云州區(qū)。渾源縣地處桑干河支流渾河中上游,全縣南北長(zhǎng)57 km,東西寬約52 km,總面積1 968 km2。渾源縣地形復(fù)雜,東、南、北三面環(huán)山,境內(nèi)起伏較大,海拔最高的臥羊場(chǎng)山主峰海拔2 333 m,最低的渾河西部河床海拔1 026 m,相對(duì)高差1 307 m。境內(nèi)山脈較多,海拔均在2 000 m以上,山勢(shì)陡峭,溝壑縱橫[19]。

        渾源縣礦產(chǎn)資源豐富,儲(chǔ)量大,包含煤炭、花崗巖、鐵礦等,已探明的煤礦儲(chǔ)量約17億t。自上世紀(jì)70年代以來,粗放式煤礦開采破壞了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境,威脅著人民的生命財(cái)產(chǎn)安全[17,20]。本文選取整個(gè)渾源縣為研究區(qū)域,圖1為渾源縣概況及數(shù)據(jù)覆蓋情況。

        圖1 研究區(qū)域和數(shù)據(jù)覆蓋情況

        1.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

        ALOS-1于2006-01-24發(fā)射升空,是日本新一代的對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星。其攜帶的L波段SAR適用于地表破壞嚴(yán)重的煤礦開采區(qū)域,可有效提取渾源縣礦區(qū)地表形變范圍和形變量信息。RADARSAT-2是一顆搭載C波段傳感器的高分辨率商用雷達(dá)衛(wèi)星,于2007-12-14發(fā)射升空,是RADARSAT-1的后續(xù)衛(wèi)星,在新的圖像獲取能力及性能方面,有長(zhǎng)足進(jìn)展。該衛(wèi)星具有最高1 m高分辨率成像能力,多種極化方式。

        本文 獲取2007年6月—2011年1月36景ALOS PALSAR影 像 和2012年1月—2013年4月10景RADARSAT-2影像數(shù)據(jù),以獲取渾源縣長(zhǎng)期地表高程變化速率及時(shí)間序列。ALOS/PALSAR數(shù)據(jù)分辨率為10 m,入射角為34.3°。RADARSAT-2數(shù)據(jù)分辨率為30 m,入射角為21.25°。DEM數(shù)據(jù)采用NASA提供的SRTM,其空間分辨率為90 m,用以去除干涉對(duì)中的地形相位。此外,還搜集5大煤礦區(qū)域、99座小煤礦坐標(biāo)以及煤礦的地質(zhì)報(bào)告等煤礦開采資料,用于InSAR監(jiān)測(cè)結(jié)果的驗(yàn)證與分析。通過獲取渾源縣地面形變范圍和形變量信息,結(jié)合煤礦開采存檔、野外實(shí)地調(diào)查等輔助數(shù)據(jù),進(jìn)行相互驗(yàn)證。

        2 SBAS-InSAR數(shù)據(jù)處理

        2.1 SBAS-InSAR基本原理

        SBAS-InSAR方法原理是將D-InSAR形變結(jié)果作為觀測(cè)值,通過SVD方法將多個(gè)小基線集聯(lián)合進(jìn)行最小二乘解求解,獲得的形變時(shí)間序列可有效反演出地表形變范圍和形變量信息。對(duì)某一區(qū)域不同時(shí)間獲取N+1幅SAR影像,選擇主影像后將其他影像配準(zhǔn)至主影像,為避免時(shí)空失相干造成觀測(cè)誤差及影響監(jiān)測(cè)結(jié)果可靠性,設(shè)置時(shí)空基線閾值以保證干涉對(duì)的有效性,后利用外部DEM去除參考橢球相位與地形相位,對(duì)形變相位進(jìn)行解纏及地理編碼得到地理坐標(biāo)系下研究區(qū)域形變結(jié)果[1-2,21]。兩景SAR影像干涉相位可用φint表示為:

        式中,φflat為參考橢球相位;φtopo為地形相位;φatm為大氣延遲相位;φorbit為軌道誤差;φnoise為噪聲相位;φdef為地表形變相位。對(duì)去除各項(xiàng)誤差后的差分干涉對(duì)地表形變相位進(jìn)行解纏后,可獲取視線向的位移量研究區(qū)域各像元形變量。

        2.2 數(shù)據(jù)處理

        本文對(duì)ALOS/PALSAR與RADARSAT-2影像數(shù)據(jù)分別處理,干涉對(duì)主輔SAR數(shù)據(jù)精配準(zhǔn)精度均控制在0.1個(gè)像元內(nèi),空間基線均為最大基線的45%,最大基線分別為1 984.26 m和-271.49 m,時(shí)間基線分別為365 d和180 d,最終分別生成70和24個(gè)干涉對(duì)。對(duì)各干涉對(duì)分別進(jìn)行精密軌道數(shù)據(jù)優(yōu)化空間基線,消除軌道誤差,去除地平效應(yīng),利用外部SRTM-DEM去除地形相位,干涉圖濾波,相位解纏,消除大氣相位延遲等處理得到地表形變相位,對(duì)獲取的形變干涉圖采用多基線方法獲取時(shí)間序列[22-23],流程圖如圖2所示。

        圖2 SBAS-InSAR方法流程

        3 結(jié)果與討論

        3.1 地表形變結(jié)果

        利用覆蓋渾源縣的ALOS/PALSAR和RADARSAT-2衛(wèi)星雷達(dá)遙感數(shù)據(jù),采用SBAS-InSAR技術(shù)獲取了渾源縣地表形變結(jié)果,包括渾源縣年均形變速率與重點(diǎn)區(qū)域的累積形變量。根據(jù)InSAR地表形變結(jié)果,結(jié)合99座小煤礦范圍、5大煤礦位置和野外地面調(diào)查資料,圈定了49個(gè)采空區(qū)分布范圍,如圖3所示。針對(duì)49個(gè)采空區(qū)獲取了采空區(qū)歷年累計(jì)區(qū)域平均形變量統(tǒng)計(jì)結(jié)果,其時(shí)序形變過程如圖4所示。

        圖4 渾源縣49個(gè)形變區(qū)域中心2007-2013年間時(shí)序結(jié)果

        從時(shí)序圖上可知各采空區(qū)7 a間地表高程持續(xù)下降,最大累計(jì)形變達(dá)-211.21 cm。其中15、17、18、19、20等區(qū)域平均形變量在2010年前后發(fā)生了劇烈變化,從圖3可知,5個(gè)區(qū)域位于黃花灘鄉(xiāng)-大磁窯鎮(zhèn)-青瓷窯鄉(xiāng)交界處,屬渾源縣東部沉降群。上述5個(gè)區(qū)域自2010年后煤礦開采規(guī)模與速度均有所加劇,其中20號(hào)區(qū)域平均形變量為當(dāng)年渾源縣最為嚴(yán)重區(qū)域。2012年地面沉降進(jìn)一步加劇,區(qū)域平均沉降量超過-50 cm的有3個(gè)區(qū)域,分別為20號(hào)的-62.01 cm、36號(hào)的-60.34 cm、41號(hào)的-56.32 cm。2013年平均沉降量超過50 cm的區(qū)域?yàn)?3號(hào)和20號(hào),其值分別為-53.33 cm、-52.45 cm。

        圖3 渾源縣年均沉陷速率及沉陷區(qū)分布范圍

        為驗(yàn)證InSAR監(jiān)測(cè)結(jié)果的可靠性,結(jié)合實(shí)地調(diào)查結(jié)果與煤礦開采記錄資料等輔助數(shù)據(jù)對(duì)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)地調(diào)查了沙圪坨鎮(zhèn)西坪村、大仁莊鄉(xiāng)吳家圪坨村、蔡村鎮(zhèn)白道村、青磁窯鄉(xiāng)青磁窯村,如圖5所示,結(jié)合形變時(shí)間序列結(jié)果可知7 a間累計(jì)形變量分別達(dá)-90.0 cm、-141.22 cm、-125.51 cm、-75.77 cm。受煤礦開采影響,煤礦區(qū)域周圍居民遭遇不同程度的地面沉降危害,村莊房屋建筑出現(xiàn)不同程度受損情況。

        圖5 部分村莊房屋損毀情況

        3.2 采空區(qū)形變分布特征

        從圖3可知,渾源縣7 a間在東部、北部、西北部分別形成了三大沉降漏斗群,其中東部范圍最廣,包括大磁窯鎮(zhèn)-黃花灘鄉(xiāng)-青瓷窯鄉(xiāng)北部-千佛嶺鄉(xiāng)北部-大仁莊鄉(xiāng)中部等廣闊區(qū)域,該區(qū)域分布著果子園、古瓷窯、白莊等眾多煤礦。對(duì)各區(qū)域時(shí)序形變結(jié)果中歷年不同形變量比例進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得到圖6,從圖中可知,隨著時(shí)間變化,渾源縣49個(gè)區(qū)域中歷年形變量大的比重不斷增加。2007—2013年間,沉降量>-10 cm的區(qū)域從75.5%下降至2%,年沉降量超過-50 cm區(qū)域從無到有,其中2012年共3個(gè),占6.1%;2013年2個(gè),占4.1%。但從2007年看形變量較2008年大,分析其原因可能是當(dāng)年數(shù)據(jù)從2007年6月起,僅半年數(shù)據(jù),獲取的形變量受季節(jié)性變化影響較大,難以準(zhǔn)確反映出全年的形變規(guī)律;2013年最大沉降值較2012年更小,可能有兩個(gè)原因,一是2013年采用的數(shù)據(jù)不足半年,由于數(shù)據(jù)量不足及季節(jié)性影響可能無法完整反映出渾源縣2013年形變結(jié)果;另一個(gè)原因是2012年政府對(duì)煤礦開采加以控制,地面形變情況在2013年得到改善,針對(duì)原因不確定性,后續(xù)采用完整數(shù)據(jù)驗(yàn)證具體影響因素。

        圖6 渾源縣歷年不同形變量所占比例

        根據(jù)時(shí)序InSAR結(jié)果可知渾源縣地表形變?cè)诳臻g上呈散點(diǎn)式漏斗形狀,面積小而多,均呈持續(xù)下沉狀態(tài)。結(jié)合時(shí)序InSAR結(jié)果獲取了渾源縣采空區(qū)中心隨時(shí)間變化的空間演變結(jié)果(圖7)。從圖上可知渾源縣北部與西部在2007—2013年間中心形變發(fā)生明顯形變,其中部分采空區(qū)中心形變具有明顯階段性特征,以北部41號(hào)采空區(qū)為例,該區(qū)形變以2011年為分界線;2007—2011年間呈穩(wěn)步線性趨勢(shì)變化,發(fā)生突然加速。渾源縣東部在2007—2010年間采空區(qū)中心形變較為平穩(wěn),無明顯突變,但2011—2013年該區(qū)域地表形變異常,通過與時(shí)序結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)在2010年后地表發(fā)生明顯變化的15、17、18、19、20號(hào)采空區(qū)均位于東部漏斗群,7 a間最大累計(jì)形變超過-2.3 m。

        圖7 渾源縣采空區(qū)中心歷年累計(jì)變化量

        2007—2013年間,渾源縣三大沉降漏斗群均出現(xiàn)不同程度形變。在時(shí)間緯度,49個(gè)采空區(qū)均呈持續(xù)的、大量級(jí)的形變,最大累計(jì)沉降超過-2.3 m;在空間緯度,采空區(qū)分布于11個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn),其中以東部的黃花灘鄉(xiāng)、大磁窯鎮(zhèn)、青瓷窯鄉(xiāng)、千佛嶺鄉(xiāng)、大仁莊鄉(xiāng)最為嚴(yán)重。7 a間渾源縣地面沉降無論從沉降量級(jí)還是沉降范圍均發(fā)生了巨大的變化。

        3.3 討論

        為分析時(shí)序InSAR監(jiān)測(cè)結(jié)果可靠性,本文搜集了渾源縣采煤沉陷區(qū)村莊治理、大同市原煤產(chǎn)量與渾源縣煤炭銷量[24]等資料。首先對(duì)涉及采煤沉陷區(qū)治理的村莊分析,發(fā)現(xiàn)村莊主要分布在大仁莊鄉(xiāng)、大磁窯鎮(zhèn)、東坊城鄉(xiāng)、黃花灘鄉(xiāng)、青瓷窯鄉(xiāng)、千佛嶺鄉(xiāng)、蔡村鎮(zhèn)、沙圪坨鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn),分布于渾源縣東部、北部、西北部,其空間分布上與根據(jù)時(shí)序InSAR結(jié)果圈定的49個(gè)采空區(qū)空間位置分布相一致。說明煤礦開采是渾源縣出現(xiàn)形變漏斗的主要原因。

        此外,通過對(duì)大同市原煤產(chǎn)量與渾源縣煤炭銷量進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),自2008年起,當(dāng)?shù)孛旱V開采呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)。大同市原煤銷量從2007年的7 394萬t增長(zhǎng)至2010年的9 403萬t,2015年達(dá)122 59萬t;渾源縣煤炭銷量從2008年的15.46萬t,增長(zhǎng)至2011年1 060萬t,年均增長(zhǎng)幅度達(dá)309%。當(dāng)?shù)孛旱V的產(chǎn)量與銷量變化情況與部分采空區(qū)形變量在2010年前后發(fā)生突變趨勢(shì)相吻合(圖8)。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn),自2008年起,煤炭?jī)r(jià)格飛速上漲,煤礦開采日益嚴(yán)重,尤其開采難度較低的露天煤礦已初具規(guī)模,使得多數(shù)區(qū)域年形變量開始呈指數(shù)加速增長(zhǎng)狀態(tài)。

        圖8 大同市原煤產(chǎn)量與渾源縣煤炭銷量及沉降中心年均形變時(shí)序圖

        4 結(jié)論

        本文分析了2007年6月—2011年1月36景ALOS PALSAR影像和2012年1月—2013年4月10景RADARSAT-2影像數(shù)據(jù),獲取了渾源地區(qū)地表形變速率結(jié)果和時(shí)序形變結(jié)果。通過對(duì)結(jié)果分析可知:

        1)根據(jù)時(shí)序InSAR地表形變結(jié)果,結(jié)合99座小煤礦范圍、5大煤礦位置和野外地面調(diào)查資料,圈定49個(gè)采空區(qū)范圍及各采空區(qū)歷年累計(jì)區(qū)域平均形變量統(tǒng)計(jì)結(jié)果。7 a間渾源縣地表呈持續(xù)虧損狀態(tài),累計(jì)形變量不斷加劇,且在部分區(qū)域2010年后形變呈突然加劇狀態(tài)。

        2)2007—2013年間,渾源縣出現(xiàn)嚴(yán)重的地表形變,在東部、北部、西北部分別形成了三大沉降漏斗群,其中范圍最廣的東部區(qū)域分布著果子園、古瓷窯、白莊等眾多煤礦。隨著時(shí)間推移,渾源縣49個(gè)區(qū)域中歷年形變量大的比重不斷增加,沉降量級(jí)與沉降范圍均呈惡化趨勢(shì)。

        3)根據(jù)時(shí)序InSAR結(jié)果圈定的形變區(qū)空間分布與采煤沉陷區(qū)開采量一致性較高,表明煤礦開采是造成地表沉陷加劇的主要原因。

        猜你喜歡
        渾源縣時(shí)序采空區(qū)
        時(shí)序坐標(biāo)
        老采空區(qū)建設(shè)場(chǎng)地采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害及防治
        瞬變電磁法在煤礦采空區(qū)探測(cè)中的應(yīng)用
        基于Sentinel-2時(shí)序NDVI的麥冬識(shí)別研究
        渾源縣:綠色防控減污染 有機(jī)旱作促增收
        千年黃芪花開正濃——山西省大同市渾源縣打造特色產(chǎn)業(yè)品出“道地”藥茶滋味
        渾源縣“圖書下鄉(xiāng)”考察報(bào)告
        卷宗(2019年35期)2019-02-18 06:28:53
        渾源縣:扶貧推廣地膜技術(shù)
        一種毫米波放大器時(shí)序直流電源的設(shè)計(jì)
        電子制作(2016年15期)2017-01-15 13:39:08
        某礦山采空區(qū)處理方案
        新疆鋼鐵(2015年2期)2015-11-07 03:27:52
        国产免费爽爽视频在线观看| av在线男人的免费天堂| 成熟的女人毛茸茸色视频| 激情内射亚洲一区二区三区| 久久久久久人妻毛片a片| 国产丝袜精品不卡| 中文字幕视频一区二区| 亚洲精品国产电影| 国产精品自在线拍国产| 亚洲欧洲日韩免费无码h| 日本伦理视频一区二区| 亚洲av无码精品无码麻豆| 亚洲男人的天堂在线aⅴ视频 | 亚洲av第二区国产精品| 黄片大全视频在线播放| 骚小妹影院| 国产成人精品三上悠亚久久| 日韩在线精品免费观看| 国内精品久久人妻性色av| 日本a级特级黄色免费| 九色九九九老阿姨| 亚洲精品无码mv在线观看| 国产精品日日摸夜夜添夜夜添| 国产女人乱码一区二区三区| 亚洲欧洲国产成人综合在线| 粗了大了 整进去好爽视频| 久久综合一本中文字幕| 精品少妇一区二区三区免费| 国产成本人片无码免费2020| 亚洲AⅤ永久无码精品AA| 精品中文字幕久久久人妻| 中文有码无码人妻在线| 18禁无遮挡羞羞污污污污网站| 亚洲欧美国产成人综合不卡| 国产在线观看免费不卡视频| 日本添下边视频全过程| 精品久久人人爽天天玩人人妻| 国产在线天堂av| 亚洲中文字幕久久精品色老板| 精品少妇人妻av无码专区| 在线播放国产一区二区三区|