王刘宇
江苏省水利科学研究院，江苏 南京 210017
SAR技术已在矿区形变监测方面得到了广泛的应用。InSAR技术在矿区小变形监测方面具有较高的精度，但无法获取矿区大量级形变。子带干涉技术能降低解缠难度进而提高测量精度。偏移量追踪方法可用于提取矿区大形变，但其监测精度相对较低。如何融合各方法的优势，获取矿区高精度大梯度形变信息是目前面临的科学问题。为此，论文重点研究了子带干涉技术在矿区形变监测中的适宜性、偏移量追踪方法在矿区形变监测中互相关窗口的选取方法及InSAR技术、子带干涉技术、偏移量追踪方法和概率积分模型融合的方法，通过与实测对比证明了方法的可靠性。主要工作及成果如下。
(1) 子带干涉技术的监测精度与全频带宽、子带带宽参数和形变量级有关；
存在监测不同量级形变的最优全频带宽和子带带宽，因此，应根据影像带宽和下沉量级来选取合适的子带带宽以达到最优监测的目的。提出的基于概率积分模型的子带干涉技术去噪方法能够有效地去除子带干涉相位中的噪声。利用该方法提取了陕西大柳塔矿52304工作面的地表形变信息，与常规D-InSAR和GPS实测数据进行对比分析发现：在小形变区域，常规D-InSAR比子带干涉技术具有更高的精度；
在采空区边缘形变梯度大区域，常规D-InSAR已经完全无法监测正确的形变信息，而该方法能较好地获取地表形变信息，其标准差为0.108 m。
(2) 系统研究了互相关窗口对偏移量追踪方法提取不同形变精度的影响。结果表明：小的互相关窗口可以保证形变结果的准确性，大的互相关窗口可以较好地抑制噪声，在形变梯度较大的区域，大的互相关窗口则会造成形变压缩。因此，当主辅影像间存在噪声时，对于非形变区域和形变梯度较小的区域，选取较大的互相关窗口来抑制噪声对形变结果的影响；
对于形变梯度较大的区域，选取较小的互相关窗口来保证形变信息的准确性。为此，提出了一种基于形变梯度的自适应互相关窗口的偏移量追踪方法。使用该方法对两景间隔143 d的TSX影像进行了形变提取，试验结果证明了该方法的可靠性和有效性。
(3) 针对InSAR技术和偏移量追踪方法受矿区植被影响很难获取矿区完整形变场的问题，提出了基于概率积分模型的融合InSAR技术和偏移量追踪方法的IOP方法来获取矿区高精度的完整形变场。IOP方法利用InSAR技术和偏移量追踪方法获得的部分离散点的形变信息，通过概率积分模型求取参数和计算植被区未获取的形变信息，填补了InSAR技术和偏移量追踪方法未获取的形变信息，从而可以获取植被区完整的形变场。通过与GPS测量数据比较，IOP方法走向和倾向的监测精度分别为0.122、0.103 m，其监测精度优于InSAR技术和偏移量追踪方法。
(4) 针对InSAR(小梯度)、子带干涉(中梯度)、偏移量追踪(大梯度)监测不同变形的适应性和精度，提出了基于概率积分模型的融合InSAR技术、子带干涉技术和偏移量追踪方法获取高精度的矿区完整形变场的ISOP方法。该方法采用InSAR获取盆地边缘小形变信息、子带干涉获取采空区边缘中等形变信息及偏移量追踪获取盆地中心大梯度形变信息，采用概率积分模型去噪、融合3种方法结果及反演，从而获取矿区高精度完整形变信息场。通过与GPS测量数据进行对比，ISOP方法的走向和倾向的均方根误差分别为0.161、0.105 m。
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