GPS与InSAR数据融合在矿山开采沉陷形变监测中的应用探讨

管理及其他M anagement and other浅析GPS技术在地形复杂矿山变形监测中的应用刘卓伟摘要：GPS测量技术是一种常用的大地测量与工程测量技术，由于其精度高、速度快、成本低等特点而广泛应用于大地测量与工程测量的各个领域，其在矿山变形监测中起着举足轻重的作用，为了保证矿山安全稳定运行，需对变形进行实时监测。

GPS定位技术是通过测定待测点坐标来获取坐标数据，因此,在地形复杂的矿山进行GPS定位时会出现一定的误差。

本文将以某矿山为例，分析GPS 技术在地形复杂矿山变形监测中起算点坐标的精度。

关键词：GPS技术；复杂地形；矿山；变形监测；应用策略近年来，随着我国国民经济的快速发展，对矿产资源的需求也越来越大。

同时，我国对资源开采的要求也在不断提高，这就给矿山开采带来了很大压力。

然而矿山属于特殊行业，并且地质环境比较复杂，要想使工程能够顺利进行，就要加强管理，以确保不发生安全事故。

1 矿山变形监测工作开展的价值说明近年来，随着我国经济的高速发展，人们对矿产品的需求不断增加，矿山在我们的生活中是一种不可缺少的资源，但是在开采矿山时也会造成一定程度上的破坏问题。

因此，矿山监测工作就显得尤为重要。

在矿山变形监测系统中要监测地面沉降、边坡变形、地表位移等多种类型的情况，为矿山安全提供保障。

同时还要对地下采矿造成影响或危害等情况进行检测和评估。

在日常生活中有很多情况都需要对矿山开采造成一些影响和危害，因此可以通过进行矿体表面位移以及地应力变化等监测工作就能对这些问题进行检测，从而对相关情况进行评估和判断，并为后续相关工作提供依据。

2 矿山变形监测工作的任务与相关内容概述2.1 变形监测工作任务的说明矿山安全监测是利用各种传感器（包括地面位移、倾斜、沉降等）对矿山工程设施及开采作业过程中的各种环境要素（如矿井、硐室和采场）进行连续、动态地监测。

通过对矿山安全监测系统及监测数据的分析，可及时发现并排除各种事故隐患，有效保障矿山作业人员的生命财产安全，保证矿井生产的安全进行。

GPS在矿山测量中的应用研究【摘要】本文针对GPS在矿山测量中的应用展开研究，首先介绍了GPS技术原理及其在矿山测量中的具体应用。

接着探讨了GPS在矿山勘探、导航及安全监测中的应用研究，探讨了GPS在矿山导航设备和地质灾害监测中的应用。

最后总结了GPS在矿山测量中的应用，展望了未来的发展方向。

研究发现，GPS技术在矿山测量中具有广阔的应用前景，可以提高矿山勘探、导航和安全监测的效率和精度，为矿山生产提供更有效的支持和保障。

未来的研究应当继续深化GPS技术在矿山测量中的应用，拓展其在矿山地质灾害监测和预警方面的应用，为矿山生产安全和效率的提升做出更大贡献。

【关键词】关键词：GPS技术原理、矿山测量、勘探、导航、安全监测、导航设备、地质灾害监测、总结、未来发展方向。

1. 引言1.1 GPS在矿山测量中的应用研究现代GPS技术在矿山测量中的应用已经成为研究的热点之一。

随着矿山勘探、导航、安全监测和地质灾害监测的需求不断增加，GPS技术在矿山领域的作用也变得愈发重要。

通过利用GPS技术，矿山工作者可以实时掌握自身位置信息，提高勘探和采矿效率，降低事故风险，同时提升矿山管理水平。

GPS技术原理的应用，可以实现矿山测量中的高精度定位和导航。

通过GPS信号的接收和处理，可以准确确定地面物体的位置坐标，为矿山勘探提供可靠的数据支持。

GPS技术还可以结合地图信息，实现矿山区域的三维建模，为矿山规划和设计提供更精准的数据。

GPS在矿山测量中的应用研究具有重要意义，可以提高矿山勘探和采矿的效率和安全性，促进矿业行业的可持续发展。

2. 正文2.1 GPS技术原理及在矿山测量中的应用GPS技术是通过卫星定位系统来确定接收器的地理位置，并提供时间信息的全球定位系统。

其原理是利用至少4颗卫星的信号，通过三角定位原理确定接收器的位置。

在矿山测量中，GPS技术可以精确测量矿山的地理位置和海拔高度，为勘探、导航和安全监测提供数据支持。

GPS/I N S AR数据融合在大范围地表沉降监测中的应用武百超1,邹徐文2(辽宁工程技术大学,辽宁阜新　123000)摘要:讨论了GPS、I N S AR应用于大范围地表沉降监测的技术特点;论述了这两种技术合成的必要性和可行性。

文中还综述了GPS、I N S AR合成技术的理论与方法,结合国内外的成功经验对其应用前景进行了展望。

关键词:CGPS;GPS;I N S AR;D I N S AR;误差改正;数据融合中图分类号:P22814 文献标识码:B 文章编号:1001-358X(2006)01-0033-03 常规的地表沉降监测一般采用重复精密水准测量方法。

近10年来,随着全球卫星定位系统GPS、计算机,数据库等技术的飞速发展,这种野外作业周期长、耗费大量人力物力的传统水准测量方法已逐渐为周期短、精度高,布网迅速的GPS技术所取代。

合成孔径雷达干涉测I N S AR(I nterfer ometric Synthetic Aperture Radar)技术在国外已开始应用于地表沉降监测,W eg muller(1999)利用1992年8月至1996年5月间的欧洲航天局雷达卫星数据监测意大利Bol o2 gna城的沉降情况,取得了与常规测量一致的效果;同时,日本的Nakag wa等(2000)利用JERS1L波段的合成孔径雷达S AR研究Kant o北部平原的地面沉降,发现L波段比C波段的S AR数据更适合平原地区的地面沉降研究;中科院遥感所选取处于沉降区的苏州市,利用I N S AR技术进行了城市地表沉降监测,与常规水准测量相比,两者相关度达01943。

这些都说明I N S AR测量值与水准测量保持很高的一致性,进一步统计分析表明,样本对的差异均值为4147mm,差均值为0117mm。

与此同时,GPS在天津市地表沉降监测方面已取得了比较令人满意的效果。

其他一些单位的实践证明,采用差分GPS静态测量的方法进行大范围的地表沉降监测,从测量精度看,可以取代长距离的一等精密水准测量,且前者比后者的工作效率高得多,其经济效益是非常可观的;甚至,采用GPS的实时动态(RTK)测量广泛取代二等水准测量也在进一步研究之中。

GPS技术在矿山变形监测中的应用研讨摘要：为了实现煤炭资源的合理开采，在矿井生产的各个阶段，都要进行矿山测量，测量的范围从地表至地下、从整体到局部。

随着开采的不断进行，赋存状态好的浅部资源日渐枯竭，开采逐渐向深部、山区转移，常规的测量手段已无法满足矿井规划的需要。

卫星定位是未来测量技术的主要发展方向，应该被广泛应用到矿山测量领域。

本文主要针对GPS技术在矿山变形监测中的应用进行简要分析。

关键词：GPS技术；矿山变形；监测；应用1系统简介1.1系统的组成变形监测系统主要包括通信系统、基准站、数据处理中心和用户系统四部分:通信系统主要是负责数据的传输工作，保证用户能够得到有关测量数据;基准站又叫参考站，是变形监测系统的重要组成部分，主要由接收机和天线两部分组成，负责相关数据的采集、记录;数据处理中心的主要功能是处理基准站搜集的数据，具体可分为数据误差控制以及误差校核，有效提高了测量的准确性;用户系统主要负责数据接收，方便使用者查阅相关测量结果。

1.2GPS技术的特点GPS技术的定位准确度非常高，在方位上的误差低于1mm。

随着技术的更新换代以及系统的不断完善，可进一步缩减探测的时间，一次探测过程常常在几秒钟内即可完成。

在进行探测时，只需测站上空开阔即可，而无需测站之间互相通视，在一定程度上节省了造标的成本。

应用多种不同的检测方法，不但可获得三维坐标，还能够实现准确测定。

系统的自动化水平越来越高，操作方便、节省人力，可大大降低作业人员的工作強度。

不会受到气候变化的影响，可用于全天候不间断作业，有利于野外测量工作的开展，同时能够得到更多的检测数据。

数据信息传输速度快，能够实现信息的即时发布，从而提高了监测系统的运行效率。

应用范围较广，在矿山变形、地质滑坡、裂缝等监测中都可以获得应用。

2 GPS监测的主要功能及特点2.1 GPS监测的主要功能实时监测。

GPS技术的应用有着极高的实时性，实现了对矿山变形情况的实时监控，在不间断监测方面也能够完全满足对相关数据的要求。

有关煤矿区沉陷监测中D-InSAR技术应用的探讨摘要：D-InSAR是近年来发展比较迅速的微波遥感技术，它具有全天候、全天时、覆盖面广、高度自动化和高精度监测地表变形的能力，已成为具有很大潜力的空间对地观测新技术。

详细推导了合成孔径雷达差分干涉测量( D-InSAR) 技术的优势，分析了D-InSAR技术在矿区沉陷监测中的问题，并结合新技术对存在的问题提出了解决方案，从而使D-InSAR技术可以对煤矿区地面沉陷得到更有效的监测。

关键词：开采沉陷；监测；D-InSARAbstract: D-InSAR is a microwave remote sensing technology developed rapidly in recent years, it has all-weather, all-day capability, wide coverage, high degree of automation and high precision surface deformation monitoring, has become a potential space of new earth observation technique. A detailed derivation of the differential interferometric synthetic aperture radar (D-InSAR) technology, analysis of the D-InSAR technology in the subsidence monitoring in mining area, combined with the new technology, proposes some solutions to the existing problems, so that the D-InSAR technology can be used in coal mining area subsidence of ground to be monitored more effectively.Key words: mining subsidence; monitoring; D-InSAR引言：我国作为一个煤炭资源开采大国，煤炭资源开采造成大面积的地表形变，不仅对地表的建筑物、道路、农田造成不同程度的破坏，而且影响了矿区和周边地区的生态环境。

浅谈InSAR与GPS技术融合摘要本文介绍了InSAR技术与GPS技术的原理以及优缺点，通过对比揭示二者技术的互补性以及在监测复杂地形中二者融合的必要性和可行性。

同时介绍InSAR与GPS技术融合后可能产生的问题。

关键词InSAR；GPS；互补性前言星载合成孔径雷达干涉测量技术interferometric synthetic aperture radar，InSAR）是近20年发展起来的一种先进的极具发展潜力的空间观测技术，已广泛应用于各类形变监测中。

而GPS定位系统（Global Positioning System）发展至今，技术已较为成熟，为应用最广泛的空间大地测量手段。

InSAR作为一种监测手段，展现了诸多优势，但因其技术原理也存在固有的局限性，在很多情况下，其数据结果并不能满足实际的需求，引入其他对地测量技术如：GPS，充分发挥互补作用，是一个极具潜力的研究方向。

1 InSAR技术合成孔径雷达（SyntheticApertureRadar，SAR）是20世纪50年代研制成功的一种新型微波传感器，作为有源系统，SAR具有全天候、全天时工作的能力，可以在不同的微波频段、不同的极化状态下得到地面目标的高分辨率遥感图像，是近几年迅速发展起来的微波遥感新技术。

基于SAR发展起来的星载合成孔径雷达干涉测量（interferometric synthetic aperture radar，InSAR）是利用SAR的相位信息提取地表的三维信息和高程变化信息的一项空间对地观测技术。

InSAR技术原理：通过两副天线同时观测（单轨模式），或单副天线间隔一定时间重复的观测（重复轨道模式），获取地表同一景观的复图像对。

由于目标与两天线位置之间距离位置不同，在复图像上产生了相位差，通过图像数据处理和几何转换提取目标区域的三维信息[1]。

2 GPS技术GPS定位系统（Global Positioning System，全球定位系统）是一种高精度、全天候和全球性的无线电导航、定位和定时的多功能系统。

关于GPS在矿区变形监测中的应用研究摘要：目前，GPS技术应用迅速发展，其作为全新的空间定位系统，在很多领域取代传统的测量方法。

其更是在变形监测领域，尤其是对矿区变形监测得以广泛运用。

在实际操作中，GPS不但可以减少相关测试工作难度，提升测试效率，而且可以通过合理处理并分析相关变形数据，能揭开地表移动的非线性特点，并对地质灾害和相关工程构建物进行安全评估、变形预测以及灾害防护等。

关键词：GPS；变形监测；基线一、什么是GPSGPS是Global Positioning System（即全球定位系统）的缩写。

它通过对高速移动的卫星瞬间位置并以此为起算数据，采取空间距离后方交会法，从而可以确定待测点的位置一种测量手段。

目前，GPS技术应用迅速发展，其作为全新的空间定位系统，在很多领域取代传统的测量方法。

经过数十年的维护及更新，逐渐完善，不但可以对各种动态或静态对象提供精确的三维空间坐标、精确授时以及速度矢量等信息，而且在地质测量、地壳变形监测、国土资源勘查等领域也能发挥重大作用。

近些年，各种突发性自然灾害或矿难，严重威胁着人民生命财产安全，并可能造成不可估量的损失。

其中的代价和教训是深刻的。

因而在难以实时检测并捕捉分析以获取相关灾害前兆的情况下，拥有定位精度准、观测时间短、全球性和自动化等等特征的GPS技术，并结合现当代网络通讯、数据库、计算机等先进技术，实时进行远距离的变形监测，从而成为各大工程或矿区的变形监测及预警的核心技术是有着特别重大和现实意义。

下面将着重探究分析对于矿区，GPS 在变形监测领域的应用。

二、矿区GPS变形监测（一）变形检测数据处理方法1.变形监测数据处理当前，GPS技术广泛运用于变形监测的同时，数据处理的方法也日渐多样化，例如小波变换法、动态卡尔曼滤波法、静态数据处理法、单历元解算法和神经网络法等。

下面，我们将以静态数据处理法为基础，总结如何对矿区GPS的变形监测网中的数据进行处理。

矿区地质沉降观测GPS定位的技术运用【摘要】矿区地质沉降观测GPS定位技术是利用全球定位系统技术实现对矿区地质沉降变化进行实时监测和定位的方法。

本文首先介绍了该技术的原理与方法，包括GPS定位原理和数据处理方法。

然后通过应用案例分析，展示了该技术在矿区沉降监测中的有效性与实用性。

接着探讨了技术的优势与局限性，指出其高精度和实时性是其优势，但受天气等因素影响存在一定局限性。

在发展趋势方面，指出该技术将会在矿区工程监测中得到更广泛的应用。

最后展望未来研究方向，提出了对该技术在精度和稳定性方面的进一步研究。

矿区地质沉降观测GPS定位技术在矿区工程监测中具有广阔的应用前景，有望成为矿区沉降监测的重要技术手段。

【关键词】矿区地质沉降观测、GPS定位、技术运用、原理与方法、应用案例分析、技术优势、局限性、发展趋势、未来研究方向、总结、展望未来。

1. 引言1.1 矿区地质沉降观测GPS定位的技术运用通过GPS定位技术，可以实现对矿区地质沉降的实时监测和预警，及时发现地质沉降的异常情况并采取相应的应对措施。

GPS定位技术还可以提供准确的数据支持，帮助矿区管理者进行更科学的决策和规划。

在矿区地质沉降观测中，GPS定位技术为矿区安全生产提供了可靠的技术支持，促进了矿山资源的有效开发和利用。

通过引入GPS定位技术，矿区地质沉降观测工作将更加精准、高效，为矿山安全生产和可持续发展提供了重要的保障。

在未来，随着技术的不断发展和完善，GPS定位技术在矿区地质沉降观测领域的应用将会进一步扩展，为矿山工作带来更多的便利和安全保障。

2. 正文2.1 原理与方法矿区地质沉降观测GPS定位的技术运用中，原理与方法是关键的部分。

GPS（Global Positioning System）是一种全球导航卫星系统，通过接收来自卫星的信号来确定地球上任何一个点的位置。

在矿区地质沉降观测中，使用GPS定位技术可以实时监测地表的沉降情况，及时了解地质变化并采取相应的措施。

InSAR技术在矿山采空塌陷调查中的应用摘要：本文以安徽省淮南煤矿区为例，编程订购10期RadarSAT-2雷达影像数据，采用D-InSAR技术，获取了采空塌陷的范围与沉降速率。

结果表明：1.D-InSAR技术可以有效地识别出光学遥感未能识别的潜在或未稳沉的塌陷区，经实地调查，结果真实可靠，与野外具有一致性。

2.可以定量估算出采空塌陷区的沉降速率，本区最大沉降速率为4.9cm/24天。

3.InSAR技术在地下开采监测方面与传统的测量技术相比，表现出极大的优势，具有快速、准确、大范围、成本低的特点，应用前景广阔。

关键词：采空塌陷；InSAR；遥感RadarSAT-2前言矿产资源的开采造成的采空塌陷对生态环境造成一定影响，成为严重制约矿区可持续发展的重要因素，它不仅破坏土地资源、导致生态环境恶化，而且影响人民的生产、房屋生活设施，进而诱发一系列社会、经济问题（图1、图2）。

当前，生态文明建设已成为社会关注的热点，如何对生态环境进行恢复，如何快速的识别采空塌陷区的范围和沉降速率，成为治理和监测的首要目标。

常规的水准测量、GPS测量监测矿区采空塌陷的技术存在监测周期长、成本高、无法达到区域全覆盖监测等问题。

近些年发展起来的合成孔径雷达干涉测量技术（Inter-ferometric SAR，InSAR）具有全天时、全天候的特点，可以从空间直接获取大范围、高精度的形变信息、高效可重复的动态监测，广泛地应用到地表形变、采空塌陷、地震形变、冰川移动、火山运动以及山体滑坡等方面。

InSAR 技术可以快速、准确、省时的监测到塌陷区的动态变化，节省大量资金，和传统的测量方式相比，有很大的优越性（表1）。

本文以淮南煤矿区为例，采用二轨法对研究区采空塌陷进行信息提取与分析，为掌握和治理采空塌陷区提供基础资料与技术支持。

1.研究区概况和以往形变概况研究区位于安徽省淮南市，坐标范围为东经114°50′～118°10′、北纬32°20′～34°40′之间。