§3-1概述

目的：為了保護(hù)地表各種重要的建（構(gòu)）筑物，使它們不受或少受開(kāi)采的有害影響，為“三下”開(kāi)采打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

任務(wù)：地表移動(dòng)的過(guò)程十分復(fù)雜，它是許多地質(zhì)采礦因素綜合影響的結(jié)果。目前，研究地表移動(dòng)的主要方法是實(shí)地觀測(cè)。通過(guò)觀測(cè)獲得大量的實(shí)測(cè)資料，然后對(duì)這些實(shí)測(cè)資料進(jìn)行綜合分析，找出各種地質(zhì)采礦因素對(duì)地表移動(dòng)的影響規(guī)律，(一)目的和任務(wù)一、地表移動(dòng)和變形觀測(cè)的基本概念第1頁(yè)/共18頁(yè)§3-1概述目的：為了保護(hù)地表各種重要的建（構(gòu)1

觀測(cè)站（ObservationStation），是指在開(kāi)采進(jìn)行之前，在開(kāi)采影響范圍內(nèi)的地表，按照一定要求設(shè)置的一系列互相聯(lián)系的觀測(cè)點(diǎn)，稱(chēng)為工作測(cè)點(diǎn)（監(jiān)測(cè)點(diǎn)）。在采動(dòng)過(guò)程中它們和地表一起移動(dòng)，從而反映地表的移動(dòng)狀態(tài)。通過(guò)定期地對(duì)這些觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確定其空間位置及其相對(duì)位置的變化，從而掌握地表移動(dòng)變形規(guī)律。(二)觀測(cè)站概念第2頁(yè)/共18頁(yè)觀測(cè)站（ObservationStatio2

1．按照觀測(cè)站設(shè)置的地點(diǎn)（1）地表移動(dòng)觀測(cè)站

地表移動(dòng)觀測(cè)站（GroundMovementObservationStation）是為了研究地表移動(dòng)和變形的規(guī)律，在開(kāi)采影響范圍內(nèi)的地表上所布設(shè)的觀測(cè)站。（2）專(zhuān)門(mén)觀測(cè)站

專(zhuān)門(mén)觀測(cè)站（SpecialObservationStation）是為了特定的目的所設(shè)立的觀測(cè)站，如建筑物觀測(cè)站、鐵路觀測(cè)站、邊坡移動(dòng)觀測(cè)站等。(三)觀測(cè)站的分類(lèi)第3頁(yè)/共18頁(yè)1．按照觀測(cè)站設(shè)置的地點(diǎn)(三)觀測(cè)站的分類(lèi)第3

2．按照觀測(cè)的時(shí)間（1）普通觀測(cè)站

普通觀測(cè)站（OrdinaryObservationStation），觀測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)（一般一年以上），它是從地表移動(dòng)的開(kāi)始到結(jié)束的整個(gè)過(guò)程中定期進(jìn)行觀測(cè)，主要為了研究地表移動(dòng)和變形的規(guī)律。（2）短期觀測(cè)站

短期觀測(cè)站（Short-termObservationStation），觀測(cè)時(shí)間較短（一般幾個(gè)月到一年），它是在地表移動(dòng)過(guò)程中的某個(gè)階段進(jìn)行觀測(cè)。主要是為了求出一些近似的移動(dòng)參數(shù)，如最大下沉速度、走向移動(dòng)角等。短期觀測(cè)站只是在急需開(kāi)采沉陷資料的情況下才采用。（三）觀測(cè)站的分類(lèi)第4頁(yè)/共18頁(yè)2．按照觀測(cè)的時(shí)間（三）觀測(cè)站的分類(lèi)第4頁(yè)/4

3．按布站的形式（1）網(wǎng)狀觀測(cè)站

網(wǎng)狀觀測(cè)站（ReticularObservationStation）是在產(chǎn)狀復(fù)雜的礦層或在建筑物密集的地區(qū)開(kāi)采時(shí)，將測(cè)點(diǎn)組成網(wǎng)格狀觀測(cè)站。優(yōu)點(diǎn)：網(wǎng)狀觀測(cè)站可以對(duì)整個(gè)采動(dòng)影響范圍進(jìn)行觀測(cè)，所得資料比較全面、準(zhǔn)確。缺點(diǎn)：測(cè)點(diǎn)數(shù)目較多，野外觀測(cè)、內(nèi)業(yè)成果處理工作量大，且受地形、地物條件的限制，所以只在研究專(zhuān)門(mén)問(wèn)題時(shí)才采用。（三）觀測(cè)站的分類(lèi)第5頁(yè)/共18頁(yè)3．按布站的形式（三）觀測(cè)站的分類(lèi)第5頁(yè)/共5

3．按布站的形式（2）剖面線觀測(cè)站

剖面線觀測(cè)站（SectionalLineObservation）是目前各礦區(qū)用得較多的一種布站形式。它是在沿移動(dòng)盆地主斷面的方向上，將觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)成直線的觀測(cè)站。通常由兩條互相垂直且相交的觀測(cè)線所組成。其中，沿走向主斷面布設(shè)的觀測(cè)線稱(chēng)為走向觀測(cè)線，沿傾斜主斷面布設(shè)觀測(cè)線稱(chēng)為傾向觀測(cè)線。（三）觀測(cè)站的分類(lèi)第6頁(yè)/共18頁(yè)3．按布站的形式（三）觀測(cè)站的分類(lèi)第6頁(yè)/共6按布站的形式進(jìn)行觀測(cè)站布設(shè)示意圖

（三）觀測(cè)站的分類(lèi)

剖面線狀觀測(cè)站及其布置形式ABCDEFGR1R2R3R4回采工作面巷道巷道

網(wǎng)狀觀測(cè)站布設(shè)示意圖第7頁(yè)/共18頁(yè)按布站的形式進(jìn)行觀測(cè)站布設(shè)示意圖（三）觀測(cè)站的分類(lèi)剖7礦區(qū)地表移動(dòng)觀測(cè)研究前沿基于三維激光掃描的快速地表移動(dòng)觀測(cè)站第8頁(yè)/共18頁(yè)礦區(qū)地表移動(dòng)觀測(cè)研究前沿基于三維激光掃描的快速地表移動(dòng)觀測(cè)站基于InSAR技術(shù)的礦區(qū)地表移動(dòng)觀測(cè)第9頁(yè)/共18頁(yè)基于InSAR技術(shù)的礦區(qū)地表移動(dòng)觀測(cè)第9頁(yè)/共18頁(yè)基于三維激光掃描的煤礦井工開(kāi)采的地表沉陷監(jiān)測(cè)及參數(shù)獲取技術(shù)路線

運(yùn)用激光三維掃描儀監(jiān)測(cè)煤炭井工開(kāi)采的地表沉陷示意圖如下圖，技術(shù)路線為：當(dāng)工作面推進(jìn)到位置1時(shí)，用三維激光掃描儀觀測(cè)一次地表，獲得當(dāng)時(shí)的數(shù)字高程模型DEM(1)。當(dāng)工作面推進(jìn)到位置2時(shí)，再用三維激光掃描儀對(duì)同一位置地表進(jìn)行第二次掃描，獲得數(shù)值高程模型DEM(2)。用DEM(1)減去DEM(2),可以得到監(jiān)測(cè)區(qū)域的地表下沉值，再結(jié)合井下開(kāi)采情況，便可以反演出地表移動(dòng)變形預(yù)測(cè)參數(shù)?；谌S激光掃描的快速地表移動(dòng)觀測(cè)站

第10頁(yè)/共18頁(yè)基于三維激光掃描的煤礦井工開(kāi)采的地表沉陷監(jiān)測(cè)及參數(shù)獲取技術(shù)路激光掃描儀對(duì)礦區(qū)地形測(cè)量第11頁(yè)/共18頁(yè)激光掃描儀對(duì)礦區(qū)地形測(cè)量第11頁(yè)/共18頁(yè)第12頁(yè)/共18頁(yè)第12頁(yè)/共18頁(yè)InSAR技術(shù)在礦區(qū)地表移動(dòng)觀測(cè)中的應(yīng)用

InSAR測(cè)量原理是D-InSAR（合成孔徑雷達(dá)差分干涉測(cè)量技術(shù)）和PS-InSAR（永久散射體差分干涉測(cè)量技術(shù)）技術(shù)的理論基礎(chǔ)，它是利用雷達(dá)回波信號(hào)的相位值來(lái)提取地面目標(biāo)高程的。

其基本原理是利用單軌雙天線同時(shí)接收雷達(dá)回波或者重軌單天線間隔一定時(shí)間兩次接收雷達(dá)回波，獲取同一區(qū)域的兩個(gè)雷達(dá)回波信號(hào)，然后根據(jù)這兩個(gè)雷達(dá)回波信號(hào)之間產(chǎn)生的相位差和一些軌道數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算地面目標(biāo)的高程信息。由于兩種軌道模式原理一樣，下面以重軌為例來(lái)闡述InSAR的基本原理。第13頁(yè)/共18頁(yè)InSAR技術(shù)在礦區(qū)地表移動(dòng)觀測(cè)中的應(yīng)用InSAR測(cè)量InSAR技術(shù)在礦區(qū)地表移動(dòng)觀測(cè)中的應(yīng)用如圖所示，A1、A2分別表示兩副雷達(dá)天線的位置，基線長(zhǎng)度為B，基線與水平方向夾角為α，H表示平臺(tái)高度，地面高度為z的P點(diǎn)到兩天線間的斜距分別為R，R+ΔR，θ為第一副雷達(dá)天線到地面P點(diǎn)的視角。第14頁(yè)/共18頁(yè)InSAR技術(shù)在礦區(qū)地表移動(dòng)觀測(cè)中的應(yīng)用如圖所示，A1InSAR技術(shù)在礦區(qū)地表移動(dòng)觀測(cè)中的應(yīng)用第15頁(yè)/共18頁(yè)InSAR技術(shù)在礦區(qū)地表移動(dòng)觀測(cè)中的應(yīng)用第15頁(yè)/共18頁(yè)15第16頁(yè)/共18頁(yè)第16頁(yè)/共18頁(yè)16第17頁(yè)/共18頁(yè)第17頁(yè)/共18頁(yè)感謝您的欣賞第18頁(yè)/共18頁(yè)感謝您的欣賞第18頁(yè)/共18頁(yè)18§3-1概述

目的：為了保護(hù)地表各種重要的建（構(gòu)）筑物，使它們不受或少受開(kāi)采的有害影響，為“三下”開(kāi)采打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

任務(wù)：地表移動(dòng)的過(guò)程十分復(fù)雜，它是許多地質(zhì)采礦因素綜合影響的結(jié)果。目前，研究地表移動(dòng)的主要方法是實(shí)地觀測(cè)。通過(guò)觀測(cè)獲得大量的實(shí)測(cè)資料，然后對(duì)這些實(shí)測(cè)資料進(jìn)行綜合分析，找出各種地質(zhì)采礦因素對(duì)地表移動(dòng)的影響規(guī)律，(一)目的和任務(wù)一、地表移動(dòng)和變形觀測(cè)的基本概念第1頁(yè)/共18頁(yè)§3-1概述目的：為了保護(hù)地表各種重要的建（構(gòu)19

觀測(cè)站（ObservationStation），是指在開(kāi)采進(jìn)行之前，在開(kāi)采影響范圍內(nèi)的地表，按照一定要求設(shè)置的一系列互相聯(lián)系的觀測(cè)點(diǎn)，稱(chēng)為工作測(cè)點(diǎn)（監(jiān)測(cè)點(diǎn)）。在采動(dòng)過(guò)程中它們和地表一起移動(dòng)，從而反映地表的移動(dòng)狀態(tài)。通過(guò)定期地對(duì)這些觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確定其空間位置及其相對(duì)位置的變化，從而掌握地表移動(dòng)變形規(guī)律。(二)觀測(cè)站概念第2頁(yè)/共18頁(yè)觀測(cè)站（ObservationStatio20

1．按照觀測(cè)站設(shè)置的地點(diǎn)（1）地表移動(dòng)觀測(cè)站

地表移動(dòng)觀測(cè)站（GroundMovementObservationStation）是為了研究地表移動(dòng)和變形的規(guī)律，在開(kāi)采影響范圍內(nèi)的地表上所布設(shè)的觀測(cè)站。（2）專(zhuān)門(mén)觀測(cè)站

專(zhuān)門(mén)觀測(cè)站（SpecialObservationStation）是為了特定的目的所設(shè)立的觀測(cè)站，如建筑物觀測(cè)站、鐵路觀測(cè)站、邊坡移動(dòng)觀測(cè)站等。(三)觀測(cè)站的分類(lèi)第3頁(yè)/共18頁(yè)1．按照觀測(cè)站設(shè)置的地點(diǎn)(三)觀測(cè)站的分類(lèi)第21

2．按照觀測(cè)的時(shí)間（1）普通觀測(cè)站

普通觀測(cè)站（OrdinaryObservationStation），觀測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)（一般一年以上），它是從地表移動(dòng)的開(kāi)始到結(jié)束的整個(gè)過(guò)程中定期進(jìn)行觀測(cè)，主要為了研究地表移動(dòng)和變形的規(guī)律。（2）短期觀測(cè)站

短期觀測(cè)站（Short-termObservationStation），觀測(cè)時(shí)間較短（一般幾個(gè)月到一年），它是在地表移動(dòng)過(guò)程中的某個(gè)階段進(jìn)行觀測(cè)。主要是為了求出一些近似的移動(dòng)參數(shù)，如最大下沉速度、走向移動(dòng)角等。短期觀測(cè)站只是在急需開(kāi)采沉陷資料的情況下才采用。（三）觀測(cè)站的分類(lèi)第4頁(yè)/共18頁(yè)2．按照觀測(cè)的時(shí)間（三）觀測(cè)站的分類(lèi)第4頁(yè)/22

3．按布站的形式（1）網(wǎng)狀觀測(cè)站

網(wǎng)狀觀測(cè)站（ReticularObservationStation）是在產(chǎn)狀復(fù)雜的礦層或在建筑物密集的地區(qū)開(kāi)采時(shí)，將測(cè)點(diǎn)組成網(wǎng)格狀觀測(cè)站。優(yōu)點(diǎn)：網(wǎng)狀觀測(cè)站可以對(duì)整個(gè)采動(dòng)影響范圍進(jìn)行觀測(cè)，所得資料比較全面、準(zhǔn)確。缺點(diǎn)：測(cè)點(diǎn)數(shù)目較多，野外觀測(cè)、內(nèi)業(yè)成果處理工作量大，且受地形、地物條件的限制，所以只在研究專(zhuān)門(mén)問(wèn)題時(shí)才采用。（三）觀測(cè)站的分類(lèi)第5頁(yè)/共18頁(yè)3．按布站的形式（三）觀測(cè)站的分類(lèi)第5頁(yè)/共23

3．按布站的形式（2）剖面線觀測(cè)站

剖面線觀測(cè)站（SectionalLineObservation）是目前各礦區(qū)用得較多的一種布站形式。它是在沿移動(dòng)盆地主斷面的方向上，將觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)成直線的觀測(cè)站。通常由兩條互相垂直且相交的觀測(cè)線所組成。其中，沿走向主斷面布設(shè)的觀測(cè)線稱(chēng)為走向觀測(cè)線，沿傾斜主斷面布設(shè)觀測(cè)線稱(chēng)為傾向觀測(cè)線。（三）觀測(cè)站的分類(lèi)第6頁(yè)/共18頁(yè)3．按布站的形式（三）觀測(cè)站的分類(lèi)第6頁(yè)/共24按布站的形式進(jìn)行觀測(cè)站布設(shè)示意圖

（三）觀測(cè)站的分類(lèi)

剖面線狀觀測(cè)站及其布置形式ABCDEFGR1R2R3R4回采工作面巷道巷道

網(wǎng)狀觀測(cè)站布設(shè)示意圖第7頁(yè)/共18頁(yè)按布站的形式進(jìn)行觀測(cè)站布設(shè)示意圖（三）觀測(cè)站的分類(lèi)剖25礦區(qū)地表移動(dòng)觀測(cè)研究前沿基于三維激光掃描的快速地表移動(dòng)觀測(cè)站第8頁(yè)/共18頁(yè)礦區(qū)地表移動(dòng)觀測(cè)研究前沿基于三維激光掃描的快速地表移動(dòng)觀測(cè)站基于InSAR技術(shù)的礦區(qū)地表移動(dòng)觀測(cè)第9頁(yè)/共18頁(yè)基于InSAR技術(shù)的礦區(qū)地表移動(dòng)觀測(cè)第9頁(yè)/共18頁(yè)基于三維激光掃描的煤礦井工開(kāi)采的地表沉陷監(jiān)測(cè)及參數(shù)獲取技術(shù)路線

運(yùn)用激光三維掃描儀監(jiān)測(cè)煤炭井工開(kāi)采的地表沉陷示意圖如下圖，技術(shù)路線為：當(dāng)工作面推進(jìn)到位置1時(shí)，用三維激光掃描儀觀測(cè)一次地表，獲得當(dāng)時(shí)的數(shù)字高程模型DEM(1)。當(dāng)工作面推進(jìn)到位置2時(shí)，再用三維激光掃描儀對(duì)同一位置地表進(jìn)行第二次掃描，獲得數(shù)值高程模型DEM(2)。用DEM(1)減去DEM(2),可以得到監(jiān)測(cè)區(qū)域的地表下沉值，再結(jié)合井下開(kāi)采情況，便可以反演出地表移動(dòng)變形預(yù)測(cè)參數(shù)?；谌S激光掃描的快速地表移動(dòng)觀測(cè)站

第10頁(yè)/共18頁(yè)基于三維激光掃描的煤礦井工開(kāi)采的地表沉陷監(jiān)測(cè)及參數(shù)獲取技術(shù)路激光掃描儀對(duì)礦區(qū)地形測(cè)量第11頁(yè)/共18頁(yè)激光掃描儀對(duì)礦區(qū)地形測(cè)量第11頁(yè)/共18頁(yè)第12頁(yè)/共18頁(yè)第12頁(yè)/共18頁(yè)InSAR技術(shù)在礦區(qū)地表移動(dòng)觀測(cè)中的應(yīng)用

InSAR測(cè)量原理是D-InSAR（合成孔徑雷達(dá)差分干涉測(cè)量技術(shù)）和PS-InSAR（永久散射體差分干涉測(cè)量技術(shù)）技術(shù)的理論基礎(chǔ)，它是利用雷達(dá)回波信號(hào)的相位值來(lái)提取地面目標(biāo)高程的。

其基本原理是利用單軌雙天線同時(shí)接收雷達(dá)回波或者重軌單天線間隔一定時(shí)間兩次接收雷達(dá)回波，獲取同一區(qū)域的兩個(gè)雷達(dá)回波信號(hào)，然后根據(jù)這兩個(gè)雷達(dá)回波信號(hào)之間產(chǎn)生的相位差和一些軌道數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算地面目標(biāo)的高程信息。由于兩種軌道模式原理一樣，下面以重軌為例來(lái)闡述InSAR的基本原理。第13頁(yè)/共18頁(yè)InSAR技術(shù)在礦區(qū)地表移動(dòng)觀測(cè)中的應(yīng)用InSAR測(cè)量InSAR技術(shù)在礦區(qū)地表移動(dòng)觀測(cè)中的應(yīng)用如圖所示，A1、A2