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SBAS-InSAR技术融合CNN-LSTM模型的矿区开采沉陷监测与预测 被引量：5
1
作者 师芸 折夏雨 +3 位作者 张雨欣 王凯 张琨 吴睿 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3429-3438,共10页
针对传统矿区开采沉陷监测方法耗费人力财力和预测预警模型较少的问题,研究提出一种基于短基线集合成孔径雷达干涉测量(Small Baseline Subset-Interferometry Synthetic Aperture Radar,SBAS-InSAR)技术和卷积神经网络(Convolutional N... 针对传统矿区开采沉陷监测方法耗费人力财力和预测预警模型较少的问题,研究提出一种基于短基线集合成孔径雷达干涉测量(Small Baseline Subset-Interferometry Synthetic Aperture Radar,SBAS-InSAR)技术和卷积神经网络(Convolutional Neural Networks,CNN)与长短期记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)相结合的矿区开采沉陷监测预测方法。首先,利用SBAS-InSAR技术对建新煤矿进行矿区开采沉陷监测,获取了该矿区的年平均沉降速率和累计沉降值。用GNSS监测数据与SBAS-InSAR结果进行对比验证,其拟合效果较好。其次,在此基础上利用CNN-LSTM模型预测后6期沉降数据,其结果与CNN和LSTM预测结果进行对比。研究显示,CNN-LSTM模型的平均绝对误差(S_(MAE))和均方根误差(S_(RMSE))比单一的CNN和LSTM分别至少降低了44.8%和40.6%,其决定系数均高于98%。最后,进一步预测前6期和中6期沉降数据,验证了CNN-LSTM预测模型在时间上的一致性。因此,SBAS-InSAR融合CNN-LSTM模型在类似矿山开采沉陷监测和预测中有较好的应用前景。 展开更多
关键词 安全工程 短基线集合成孔径雷达干涉测量(sbas-insar) 开采沉陷 卷积神经网络-长短期记忆(CNN-LSTM)模型 沉降预测
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基于时序InSAR的吉林省煤炭采空区地表形变监测及时空演化态势分析 被引量：1
2
作者 张熠斌 宋金红 +1 位作者 徐誉维 徐思瑜 《水文地质工程地质》 北大核心 2025年第1期202-213,共12页
吉林省煤炭开采遗留的大量采空区造成严重的地表沉降,给采空区土地规划和经济结构转型升级带来了严重隐患。为填补吉林省煤炭采空区地表形变研究的空白,利用SBAS-InSAR技术对2017—2021年(Sentinel-1B降轨数据,957景)的地表形变情况进... 吉林省煤炭开采遗留的大量采空区造成严重的地表沉降,给采空区土地规划和经济结构转型升级带来了严重隐患。为填补吉林省煤炭采空区地表形变研究的空白,利用SBAS-InSAR技术对2017—2021年(Sentinel-1B降轨数据,957景)的地表形变情况进行定量分析,并通过精度评估和现场实地调查验证InSAR技术监测结果的可靠性,以分析探讨吉林省煤炭采空区地表形变的发展趋势。研究结果表明:(1)营城、羊草沟和双阳等11个采空区发生了显著的地表沉降,梅河口、万宝和珲春富强采空区因沉陷治理造成地表堆填型抬升;(2)2017—2021年,吉林省煤炭采空区总沉降面积为71.47 km^(2),最大沉降速率为243.16 mm/a,最大累计沉降量为1104.3 mm;(3)监测期间,吉林省煤炭采空区整体地表沉降较为缓慢,但羊草沟、浑江区和江源区等9个存在重度沉降以上的采空区,在中心区域发生了严重沉降,其中羊草沟采空区沉降最为严重;(4)吉林省煤炭采空区地表沉降主要由大规模开采地下煤炭资源引起,浅部采空区“活化”是重要因素,软弱岩类的地层岩性和工程地质特性也起到了一定的推动作用,未来沉降可能继续加剧。矿山地质环境保护与土地复垦工程的有效实施是发生堆填型抬升的直接原因。 展开更多
关键词 小基线集合成孔径雷达干涉测量技术 煤炭采空区 地表形变监测 时空演化态势 吉林省
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涉采煤沉陷区风电场地SBAS In SAR监测与沉降风险评价研究
3
作者 董建军 郭雅雯 张莹 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第5期1732-1742,共11页
为探明辽宁省南票区某风电项目拟建场地的安全稳定性,采用短基线集合成孔径雷达干涉测量(Small Baseline SubsetInterferometric Synthetic Aperture Radar,SB AS-InSAR)研究南票区2017—2023年的43景Sentinel-1A数据,精细化分析拟建场... 为探明辽宁省南票区某风电项目拟建场地的安全稳定性,采用短基线集合成孔径雷达干涉测量(Small Baseline SubsetInterferometric Synthetic Aperture Radar,SB AS-InSAR)研究南票区2017—2023年的43景Sentinel-1A数据,精细化分析拟建场地4个风机代表点位的时序形变演化规律,并进行安全稳定性监测与风险评价。结果表明,采煤沉陷区风电场地的最大形变值为-63.97 mm,最大时序形变速率为-30.75 mm/a,最大倾斜为0.44 mm/m,最大曲率为0.003 mm/m^(2),形变速率呈下降状态,各类移动变形在趋势上逼近稳定。结合SBAS-InSAR的监测结果,分析风机点位服役年限内的沉降值,最大预测沉降值为-13.14 mm。根据沉降风险评价分析可知,采煤沉陷区风电场地处于稳定状态,风电场地地基基础处于安全状态,采煤沉陷区沉降对风电机组的影响程度小,综合考虑3种指标,采煤沉陷区风电场地沉降风险等级为低,具有建设风电光伏发电基地的可行性。 展开更多
关键词 安全工程 采煤沉陷区 短基线集合成孔径雷达干涉测量 时间序列 监测 沉降风险评价
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内蒙古高家梁煤矿采空地面塌陷特征及影响因素分析
4
作者 薛鑫磊 崔建廷 +5 位作者 王兆峰 李光柱 王志乾 郝海伟 范军富 籍进柱 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第12期4947-4956,共10页
内蒙古高家梁煤矿的煤炭资源开采和生态环境保护矛盾尖锐,为了及时查明矿区采空地面塌陷的形变程度和演变特征,基于哨兵一号(Sentinel-1)雷达遥感数据,通过短基线集合成孔径雷达干涉测量(small baseline subset interferometric synthet... 内蒙古高家梁煤矿的煤炭资源开采和生态环境保护矛盾尖锐,为了及时查明矿区采空地面塌陷的形变程度和演变特征,基于哨兵一号(Sentinel-1)雷达遥感数据,通过短基线集合成孔径雷达干涉测量(small baseline subset interferometric synthetic aperture radar,SBAS-InSAR)技术,获取研究区采空地面塌陷的年均位移速度和累积形变量时间序列等结果,并采用克里金插值法对结果中失相干地区进行科学合理的预测补充。结果表明:监测到的3个塌陷区,分别与203、301和401盘区采空区范围吻合,研究区塌陷以缓慢塌陷为主,最大年均位移速度约为-34 mm/a;监测到的3个盘区塌陷开始时间以及扩张方向与实际情况保持一致,其中401盘区的塌陷范围约为4.56 km^(2)且最大累积形变量约为-189 mm,301盘区和203盘区依次减少;通过高分辨率遥感影像识别到的地裂缝与野外实地验证情况基本吻合,地裂缝集中分布在3个盘区形变最剧烈的区域,经分析后圈定研究区内3个地质灾害高风险区域;采煤工作是研究区采空地面塌陷主要影响因素,此外还与地质环境和降水有关。SBAS-InSAR技术在大范围矿区采空地面塌陷监测方面有着良好应用效果,可为高家梁煤矿地质灾害防治和生态环境修复工作提供一定的技术和数据支撑。 展开更多
关键词 高家梁煤矿 短基线集合成孔径雷达干涉测量技术(sbas-insar) 采空地面塌陷 特征分析 影响因素
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输电线路杆塔边坡稳定性分析
5
作者 刘明 郭金根 +1 位作者 朱文卫 董晗拓 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第3期968-977,共10页
利用短基线集合成孔径雷达干涉测量(Small Baseline Subset Interferometric Synthetic Aperture Radar,SBAS-InSAR)技术对广州市内输电线路杆塔进行形变监测,评估其稳定性并识别潜在的地质灾害风险点。选取广州市内的木增科北线路为研... 利用短基线集合成孔径雷达干涉测量(Small Baseline Subset Interferometric Synthetic Aperture Radar,SBAS-InSAR)技术对广州市内输电线路杆塔进行形变监测,评估其稳定性并识别潜在的地质灾害风险点。选取广州市内的木增科北线路为研究对象,使用SBAS-InSAR技术处理45景Sentinel-1 SAR数据,获取杆塔区域的地表形变信息。同时,利用确定性系数法评估影响因子对滑坡发生的敏感度。结果表明,木增科北线整体稳定,特定区域有沉降漏斗,最大年平均沉降速率为-113 mm/a。分析发现高程对滑坡敏感度最高,坡度次之,确认了杆塔沿线形变特征及几个关键监测区域,揭示了影响滑坡的主要因素,为线路维护和灾害预防提供依据。 展开更多
关键词 安全工程 输电线路杆塔 短基线集合成孔径雷达干涉测量 形变监测 确定性系数法 灾害易发性
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采空区地表变电站场地稳定性SBAS-InSAR监测研究 被引量：8
6
作者 董建军 李昕 +2 位作者 吴豫 漫红伟 刘士乙 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期2499-2507,共9页
常规地基沉降监测方法存在监测时段不连续和覆盖范围有限等问题,短基线集合成孔径雷达干涉测量(SBAS-InSAR)技术作为近年来发展的监测地表形变新技术,能够对研究区域进行全天候、实时、高效、大范围的监测。以平顶山市某下伏采空区变电... 常规地基沉降监测方法存在监测时段不连续和覆盖范围有限等问题,短基线集合成孔径雷达干涉测量(SBAS-InSAR)技术作为近年来发展的监测地表形变新技术,能够对研究区域进行全天候、实时、高效、大范围的监测。以平顶山市某下伏采空区变电站为研究对象,基于35景升轨Sentinel-1A数据,通过影像配准、相位干涉、最小费用流解缠、大气分离、特征值分解和地理编码等处理,生成平均形变速率图,最终得到该地区2015年4月至2020年12月的时间序列形变监测结果。结果表明:平顶山市区整体形变速率平缓,变电站拟建场地地表形变速率保持在-3~0 mm/a;部分地区存在明显变形,变电站拟建场地东北方向较远区域出现较大形变,形变速率可达-81~-33 mm/a;SBAS-InSAR技术监测精度可以达到mm级,可有效监测采动影响区域与周围未采动影响区域范围内的拟建变电站的地表沉降情况。在实际运用时,发现SBAS-InSAR获取到的形变序列在空间上更为连续,监测区域更加广泛,可监测时间跨度较长的地表形变。 展开更多
关键词 安全工程 采空区 场地稳定性 短基线集合成孔径雷达干涉测量(sbas-insar) 地表形变监测 时间序列 形变速率
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基于SBAS-InSAR的延安新区地表沉降监测与分析 被引量：8
7
作者 张宏雪 曾润强 +5 位作者 孙萍萍 张毅 赵富萌 杨云鹏 李媛茜 赵淑芬 《兰州大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期185-193,共9页
以延安新区为研究区,采用SBAS-InSAR方法对2015年建成之后的地面沉降进行监测分析,结果表明, 2015-2019年延安新区雷达视线方向形变速率为-52~13 mm/a,垂直向形变速率为-74~18 mm/a.通过克里金插值发现延安新区有2个明显的西北-东南向... 以延安新区为研究区,采用SBAS-InSAR方法对2015年建成之后的地面沉降进行监测分析,结果表明, 2015-2019年延安新区雷达视线方向形变速率为-52~13 mm/a,垂直向形变速率为-74~18 mm/a.通过克里金插值发现延安新区有2个明显的西北-东南向的带状沉降区域,最大的沉降区域从南至北贯穿新区;新区东侧有两块抬升区域,抬升量较小.沉降主要发生在填方区,抬升发生在挖方区,填方区沉降速率呈现慢-快-慢的形变规律.经野外现场验证,该形变监测结果与实际情况吻合. 展开更多
关键词 地面沉降 小基线集合成孔径雷达干涉测量技术 削山造地 延安新区
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高海拔排土场边坡安全稳定性SBAS-InSAR监测
8
作者 董建军 梅媛 +2 位作者 李昕 刘士乙 闫斌 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期92-101,共10页
为解决高海拔排土场边坡安全稳定性监测中常规监测仪器布置和人员值守的高投入、高风险问题,分析西藏山南桑日县某排土场边坡25景Sentinel-1A数据,利用短基线集合成孔径雷达干涉测量(SBAS-InSAR)技术监测终了排土场边坡从2018年11月4日... 为解决高海拔排土场边坡安全稳定性监测中常规监测仪器布置和人员值守的高投入、高风险问题,分析西藏山南桑日县某排土场边坡25景Sentinel-1A数据,利用短基线集合成孔径雷达干涉测量(SBAS-InSAR)技术监测终了排土场边坡从2018年11月4日—2020年12月23日期间的地表形变,采用基线估计状态空间模型、自适应滤波和最小费用流进行相位解缠,经过影像配准、干涉处理和去平地效应,考虑高海拔地区跨越干湿季时温度和降雨对数据的影响,生成平均形变速率图,基于形变监测结果评判该排土场边坡的安全稳定状态。结果表明:该排土场边坡坡体2018-2020年的平均形变速率最大值为-13.90 mm/a,且在2020年6月,达到黄色预警阈值,采取必要的防治措施后,沉降速率趋缓得到了有效控制。实践表明:SBAS-InSAR应用于高海拔排土场边坡,能够实现动态、全面覆盖、长期可靠的安全稳定性监测。 展开更多
关键词 高海拔 排土场边坡 安全稳定性 短基线集合成孔径雷达干涉测量(sbas-insar) 形变监测
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主动微波光谱影像对新疆天山山脉区域地表形变的监测研究 被引量：1
9
作者 王志伟 岳广阳 +4 位作者 吴晓东 张文 王普昶 宋雪莲 吴佳海 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期2366-2372,共7页
全球气候变暖已导致多年冻土发生严重的退化,现已威胁到许多区域的生态安全,特别是作为五大畜牧业生产基地的天山地区。当前区域内的研究多针对冰川进行分析,较少对多年冻土深入挖掘。通过39景ENVISAT ASAR影像(覆盖时间从2003年6月17日... 全球气候变暖已导致多年冻土发生严重的退化,现已威胁到许多区域的生态安全,特别是作为五大畜牧业生产基地的天山地区。当前区域内的研究多针对冰川进行分析,较少对多年冻土深入挖掘。通过39景ENVISAT ASAR影像(覆盖时间从2003年6月17日到2010年6月15日),利用SBAS-InSAR方法监测区域内多年冻土区的地表形变现状。详细介绍算法原理,生成ASAR数据集单视复数影像的连接图时,以空间和时间基线距分别小于500 m和550 d为原则,生成126幅差分干涉图。其中因基线和多普勒质心差的原因, 6景ASAR影像没有进行配对。生成连接图后,配合STRM V4版本的DEM数据,经过干涉图去平、自适应滤波、相干系数图生成、相位解缠后,再对这126对干涉图进行质量较差52对的移除。利用地面控制点,进行轨道精炼和重去平等操作,估算形变速率和残余地形,经过相关系数阈值控制和奇异值分解(SVD)方法,再结合空间低通滤波和时间高通滤波方法,计算得到研究区时间序列地表形变反演。反演结果共包括33期形变影像,涉及时间从2004年至2010年。根据研究区形变结果可知,虽然区域内有不同程度的沉降和抬升,但整体的形变速率在±5 cm·yr^-1之内,平均形变速率为(-0.07±3.38) mm·yr^-1,说明研究区内地表存在轻微的沉降现象。此外以3 000 m海拔为界,分别探讨分布季节冻土和多年冻土的平原地区和山地区域形变规律发现,平原地区的形变主要表现为抬升,仅北方接近城市的区域表现出强烈的沉降现象。而山区的形变结果则较为零散,整体形变基调以沉降为主,大体上在西部和东部地区分别呈现出沉降和抬升现象。海拔高于3 000 m的形变点存在15 198个,利用温度和降水数据,探讨形变点不同形变间隔和总体样本的温度和降水年变化规律后得知,总体和不同变形速率间隔的形变样本点基本都呈现出逐步变暖的趋势。并且研究区的山区地表形变速率小于-2.0 cm·yr^-1、在-2.0~2.0 cm·yr^-1之间和大于2.0 cm·yr^-1的样本点数量依次为6 364, 6 449和2 385个,山区地表负值的区域多于正值的区域,体现出该区域的沉降位置多于抬升位置,也同全球变暖,冻土退化,地表发生沉降的规律相一致。利用主动微波波谱段的ASAR数据,成功反演了2004年至2010年间的研究区地表形变结果,并从地表形变反演结果的空间角度、时间角度和冻土变化的时间滞后性进行了讨论和展望。以上研究结果期望能为天山区域多年冻土区的地表形变监测提供新的途径和参考。 展开更多
关键词 短基线集合成孔径雷达干涉测量技术 冰冻圈 多年冻土 全球变暖 地面沉降
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