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乌鲁木齐市采煤塌陷区地表沉降遥感监测

冯健 杨早早 徐莹 陈灏

冯健, 杨早早, 徐莹, 陈灏. 乌鲁木齐市采煤塌陷区地表沉降遥感监测[J]. 全球定位系统, 2023, 48(3): 44-51. doi: 10.12265/j.gnss.2023020
引用本文: 冯健, 杨早早, 徐莹, 陈灏. 乌鲁木齐市采煤塌陷区地表沉降遥感监测[J]. 全球定位系统, 2023, 48(3): 44-51. doi: 10.12265/j.gnss.2023020
FENG Jian, YANG Zaozao, XU Ying, CHEN Hao. Land subsidence monitoring in coal mining collapse area of Urumqi[J]. GNSS World of China, 2023, 48(3): 44-51. doi: 10.12265/j.gnss.2023020
Citation: FENG Jian, YANG Zaozao, XU Ying, CHEN Hao. Land subsidence monitoring in coal mining collapse area of Urumqi[J]. GNSS World of China, 2023, 48(3): 44-51. doi: 10.12265/j.gnss.2023020

乌鲁木齐市采煤塌陷区地表沉降遥感监测

doi: 10.12265/j.gnss.2023020
基金项目: 2022 年国家重点研发计划“地球观测与导航”重点专项“组件化弹性集成导航与控制关键技术及应用验证”(2022YFB3903800)
详细信息
    作者简介:

    冯健:(1986—),男,硕士,高级工程师,研究方向为地理信息系统工程,遥感监测

    杨早早:(2000—),女,研究生在读,研究方向为GNSS精密定位,GNSS气象学

    徐莹:(1987—),女,博士,副教授,研究方向为GNSS精密定位、GNSS气象学、GNSS海上定位、组合导航

    通信作者:

    冯 健E-mail: fengjiandoudou@163.com

  • 中图分类号: P228

Land subsidence monitoring in coal mining collapse area of Urumqi

  • 摘要: 乌鲁木齐市侏罗系含煤地层呈近东西向横穿城市主城区,具有含煤层数多、单层煤层巨厚且近乎直立的地质特点. 数十年以来,煤炭资源的开采破坏了乌鲁木齐的城市环境,由此造成的塌陷区威胁着周边居民的生产生活,也严重制约着城市发展,限制了土地资源的开发利用. 本文以乌鲁木齐市横跨水磨沟区和米东区的六道湾煤矿、苇湖梁煤矿等为研究区,以Sentinel-1A数据为主要数据源,采用短基线集合成孔径雷达干涉(SBAS-InSAR)技术监测研究区内2018-06-01—2022-06-30的历史废弃煤矿、现有开采煤矿和周边居民区的地表沉降现象. 利用SBAS-InSAR技术处理SAR数据,获取研究区内地表时序形变结果,生成地理编码后的年均速率及累积形变量,发现多个矿区沉降漏斗范围扩大,且沉降漏斗中心的累积沉降量超过−150 mm. 通过与全球卫星导航系统(GNSS)结果的对比分析发现,GNSS与SBAS结果整体沉降趋势一致,均方根误差(RMSE)为2~3 mm,因此SBAS-InSAR具有较高的可信度.

     

  • 图  1  研究区范围示意图

    图  2  SBAS-InSAR技术获取地表形变信息数据处理流程图

    图  3  2021 SBAS-InSAR处理结果图及监测区域划分图

    图  4  研究区域煤矿分布图

    图  5  2018—2021年形变速率图

    图  6  监测点位分布图

    图  7  大洪沟煤矿历年形变曲线对比

    图  8  小红沟煤矿历年形变曲线对比

    图  9  碱沟煤矿历年形变曲线对比

    图  10  苇湖梁煤矿历年形变曲线对比

    图  11  六道湾煤矿历年形变曲线对比

    图  12  2018—2021年各矿区范围内形变速率图

    图  13  2018—2021年苇湖梁煤矿沉降漏斗剖面图

    图  14  2021-06-01—2022-06-30的时序累积沉降量

    图  15  GPS与SBAS监测数据对比RMSE图

    图  16  六道湾煤矿沉降速率图

    图  17  苇湖梁煤矿沉降速率图

    图  18  碱沟煤矿沉降速率图

    图  19  大洪沟煤矿沉降速率图

    图  20  六道湾煤矿RMSE图

    图  21  苇湖梁煤矿RMSE图

    图  22  碱沟煤矿RMSE图

    图  23  大洪沟煤矿RMSE图

    表  1  调查范围一览表

    调查区范 围面积/km2备注
    重点区西起河滩快速路,东至八道湾17.61-
    次重点区西起八道湾,东至铁厂沟20.78东区
    一般调查区西起铁厂沟,东至水磨河46.97东区
    次重点区西起兰新铁路线,东至河滩快速路20.99西区
    扣除区域东起兰新铁路线,西至马家庄117.53兵团管辖区
    一般调查区西起头屯河,东至至马家庄41.27西区
    合计西起头屯河,东至水磨河265.15全区
    下载: 导出CSV

    表  2  采煤塌陷面积占比表

    等级划分沉降量/mm面积/km2占比/%
    特严重区<−1500.421.00
    严重区−150~−751.493.70
    较严重区−75~−304.0710.04
    轻微区−30~024.4460.38
    稳定区>010.0724.88
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-02-13
  • 网络出版日期:  2023-06-21

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