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【摘 要】目前，GPS技术已经广泛应用于大地地质监测、工程地质监测、控制地质监测、地籍地质监测、精密工程地质监测以及车辆、船舶及飞机导航等方面。尤其是实时动态（GPS-RTK）地质监测技术的应用，更显示了全球卫星定位系统的强大生命力。本文主要探讨遥感监测技术在煤炭矿区地质灾害中的应用。
【关键词】卫星遥感监测技术；地质灾害；监测
卫星遥感监测分绝对定位和相对定位。地下开采（如采水、采矿等）引起的地面沉降也是一种常见的地质灾害。应用遥感监测地面沉降目前主要从两方面开展，一是对地面沉降范围的确定，二是对地面沉降范围和程度（沉降值）的确定。通过对土地覆盖的变化可以定性地确定大区域沉降范围，但其精度往往不是很高。目前较多采用能够确定地面变形/沉降值的遥感监测方法，同时确定范围和程度，如基于SPOT立体像对建立数字地面模型，发现地面沉降，利用干涉合成孔径雷达（INSAR）技术监测地面沉陷是一项极具发展前景的技术，也是目前的研究热点[1]。
1.卫星遥感监测技术
1.1差分GPS的概念
差分GPS（DGPS）定位技术是将一台或多台GPS接收机安置在基准站上进行观测，根据基准站已知精密坐标，计算出基准站到卫星的距离改正数，并由基准站实时地将这一改正数发送出去。用户接收机在进行GPS观测的同时，也接收到基准站的改正数。GPS定位中存在着三部分误差：一是多台接收机公有的误差，如卫星钟误差；二是传播延迟误差，如电离层误差，对流层误差；三是接收机固有的误差，如内部噪声、通道延迟、多路径效应。采用差分技术可以完全消除第一部分误差，可大部分消除第二部分误差（视基准站至用户的距离）。结构松散，抗剪强度和抗风化能力低，在水作用下容易发生变化的松散覆盖层、黄土、黏土、页岩、泥岩、煤系地层、凝灰岩、片岩、板岩、千枚岩等是滑坡的易发生物质基础。岩土力学强度较弱与较坚硬岩层互层结构的碎屑岩组亦利于滑坡的形成。岩土体中的各种结构面，包括节理、裂隙、层理面、岩性界面、平行和垂直的陡倾构造面及顺坡缓倾的构造面都是产生滑坡的内在条件。这些结构面的种类、软弱性、展布范围、密集程度，特别是软弱结构面与斜坡临空面的关系，对斜坡稳定起着很大作用。一般来说，结构面张开性较好或者破裂面和软弱夹层的抗剪强度较两侧岩土低，它们在空间的组合常成为斜坡变形破坏的滑动面。结构面延伸越长，贯穿性越好，其危害越大。
1.2实时动态遥感监测技术
实时动态（Real Time Kinematics简称RTK）遥感监测技术，也称载波相位差分技术。是以载波相位观地质监测为根据的实时差分遥感监测技术。该项技术的基本原理是在基准站上安置一台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续地观测，并将其观测数据通过无线传输设备，实时地发送给用户观测站。在流动站上，GPS接收机在接收卫星信号的同时，通过无线传输接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位的原理，实时地计算并显示流动站的三维坐标及其精度。
2.GPS监测数据处理
GPS数据预处理是对原始观测数据进行编辑、加工与整理、分流出各种专用的信息文件，为进一步的平差计算作准备。从原始记录中，通过解码将各项数据分类整理，剔除无效观测值和信息，形成各种数据文件，如星历文件、观测文件和测站信息文件等，然后进行观测数据的平滑、滤波、周跳探测、载波相位观测值的修复以及对观测值进行各项必要的改正。观测成果的外业检核是确保外业观测质量，实现预期定位精度的重要环节。所以当观测结束后，必须在测区及时对外业的观测数据质量进行检核和评价，以便及时发现不合格的数据，并根据情况采取淘汰或重测、补测措施。同步观测数据的检核，主要指观测数据的剔除和观测值的残差之差。应用GPS技术进行土地利用调查控制地质监测，首先应对原始观测数据进行预处理，解算出各基线向量，然后再对同步观测数据进行检核、重复边的检核以及环闭合差的检核，并且3种检核应满足现行GPS地质监测规范的精度指标要求。观测数据预处理完毕之后，根据预处理所获得的标准化数据文件，便可以观测数据的平差计算。以所有独立基线组成闭合图形，以三维基线向量及其相应方差作为观测信息，以一个点的WGS-84系三维坐标作为起算依据，进行GPS网的三维无约束平差。
3.遥感监测技术在煤炭矿区地质监测中的应用
遥感图像的外部变形误差，指的是遥感传感器本身处在正常工作的条件下，而由传感器以外的各种因素所造成的误差，例如传感器的外方位（位置、姿态）变化、传感介质的不均匀、地球曲率、地形起伏、地球旋转等因素所引起的变形误差等。遥感图像的几何处理包括粗处理和精处理。对于上述选购的3个时相遥感图像，虽已经过遥感卫星地面接收站的粗处理，但仍含有一定的几何误差，因此需要进行精处理—几何纠正。遥感图像几何纠正的实质是逐像元地将其图像按一定的精度要求变换到地形图的地理坐标系中，然后再按恰当的抽样方法对像元重新作亮度赋值。
地质灾害可分为自然地质灾害和人为地质灾害及其作用的地质灾害。在煤炭开采区的环境工程地质灾害是人类采矿活动违背的自然规律，生态环境的恶化，导致灾难。将煤炭地下采空区的形成，岩石失去了原有的平衡，简称为岩移。摇滚运动，包括山体滑坡，雪崩造成的地下开采和露天开采引起的地表移动。开采沉陷主要分布在上面的采空区，地面沉降，裂缝，沉降，地裂缝的变形形式。为了查明地质灾害的成因、类型和分布规律，掌握其发生发展趋势，对防灾减灾措施提供可行性依据，利用遥感技术可以不断地探测到地质灾害发生的背景与条件的大量信息。事先圈定出地质灾害可能发生的地区、时间及危险程度。在地质灾害发展过程中，利用卫星和航空遥感图像对其进行长、中期动态监测分析，可以不断监测地质灾害的进程和态势，及时把信息传送到抗灾部门，有效地进行抗灾，具有独特的效果。在地质灾害发生后，利用遥感技术可以迅速准确地查出地质灾害地点、大面积灾情，以便及时救灾。同时，随着航天遥感技术发展，卫星遥感数据空间分辨率和光谱分辨率的提高，突破了卫星遥感对宏观地质灾害进行微观研究的限制，为矿区地质灾害研究提供了重要手段。假如输出图像阵列中的任一像素在原始图像中的投影点位坐标值为整数时，便可简单地将整数点位上原始图像的已有亮度值直接取出填入输出图像。但若该投影点位的坐标计算值不为整数时，原始图像阵列中该非整数点位上并无现成的亮度存在，于是就必须采用适当的方法把该点位周围邻近整数点位上亮度值对该点的亮度贡献累积起来，构成该点位的新亮度值。
4.结束语
为方便卫星GPS遥感监测沉桩，将根据业主提供的基线基点，选择地基牢固、方便管理的位置，采用静态地质监测布设高精度的GPS参考站，以确保煤炭矿区地质灾害能够准备在进行监测。在煤炭矿区地质灾害监测中，地质监测工作者能够根据导航监视器进行修正定位，在地质监测、定位时，计算机系统能够自动进行记录，并保存在硬盘或者软盘中。
【参考文献】
[1]杨勇.煤炭开采沉陷区地质灾害研究与治理技术初探[J].科技创新导报，2012.07：98-100.
[2]秦炎福，何恩节，官邦贵.皖北煤炭矿区地质灾害卫星遥感监测[J].科技信息，2011.05：63-64.
【关键词】卫星遥感监测技术；地质灾害；监测
卫星遥感监测分绝对定位和相对定位。地下开采（如采水、采矿等）引起的地面沉降也是一种常见的地质灾害。应用遥感监测地面沉降目前主要从两方面开展，一是对地面沉降范围的确定，二是对地面沉降范围和程度（沉降值）的确定。通过对土地覆盖的变化可以定性地确定大区域沉降范围，但其精度往往不是很高。目前较多采用能够确定地面变形/沉降值的遥感监测方法，同时确定范围和程度，如基于SPOT立体像对建立数字地面模型，发现地面沉降，利用干涉合成孔径雷达（INSAR）技术监测地面沉陷是一项极具发展前景的技术，也是目前的研究热点[1]。
1.卫星遥感监测技术
1.1差分GPS的概念
差分GPS（DGPS）定位技术是将一台或多台GPS接收机安置在基准站上进行观测，根据基准站已知精密坐标，计算出基准站到卫星的距离改正数，并由基准站实时地将这一改正数发送出去。用户接收机在进行GPS观测的同时，也接收到基准站的改正数。GPS定位中存在着三部分误差：一是多台接收机公有的误差，如卫星钟误差；二是传播延迟误差，如电离层误差，对流层误差；三是接收机固有的误差，如内部噪声、通道延迟、多路径效应。采用差分技术可以完全消除第一部分误差，可大部分消除第二部分误差（视基准站至用户的距离）。结构松散，抗剪强度和抗风化能力低，在水作用下容易发生变化的松散覆盖层、黄土、黏土、页岩、泥岩、煤系地层、凝灰岩、片岩、板岩、千枚岩等是滑坡的易发生物质基础。岩土力学强度较弱与较坚硬岩层互层结构的碎屑岩组亦利于滑坡的形成。岩土体中的各种结构面，包括节理、裂隙、层理面、岩性界面、平行和垂直的陡倾构造面及顺坡缓倾的构造面都是产生滑坡的内在条件。这些结构面的种类、软弱性、展布范围、密集程度，特别是软弱结构面与斜坡临空面的关系，对斜坡稳定起着很大作用。一般来说，结构面张开性较好或者破裂面和软弱夹层的抗剪强度较两侧岩土低，它们在空间的组合常成为斜坡变形破坏的滑动面。结构面延伸越长，贯穿性越好，其危害越大。
1.2实时动态遥感监测技术
实时动态（Real Time Kinematics简称RTK）遥感监测技术，也称载波相位差分技术。是以载波相位观地质监测为根据的实时差分遥感监测技术。该项技术的基本原理是在基准站上安置一台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续地观测，并将其观测数据通过无线传输设备，实时地发送给用户观测站。在流动站上，GPS接收机在接收卫星信号的同时，通过无线传输接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位的原理，实时地计算并显示流动站的三维坐标及其精度。
2.GPS监测数据处理
GPS数据预处理是对原始观测数据进行编辑、加工与整理、分流出各种专用的信息文件，为进一步的平差计算作准备。从原始记录中，通过解码将各项数据分类整理，剔除无效观测值和信息，形成各种数据文件，如星历文件、观测文件和测站信息文件等，然后进行观测数据的平滑、滤波、周跳探测、载波相位观测值的修复以及对观测值进行各项必要的改正。观测成果的外业检核是确保外业观测质量，实现预期定位精度的重要环节。所以当观测结束后，必须在测区及时对外业的观测数据质量进行检核和评价，以便及时发现不合格的数据，并根据情况采取淘汰或重测、补测措施。同步观测数据的检核，主要指观测数据的剔除和观测值的残差之差。应用GPS技术进行土地利用调查控制地质监测，首先应对原始观测数据进行预处理，解算出各基线向量，然后再对同步观测数据进行检核、重复边的检核以及环闭合差的检核，并且3种检核应满足现行GPS地质监测规范的精度指标要求。观测数据预处理完毕之后，根据预处理所获得的标准化数据文件，便可以观测数据的平差计算。以所有独立基线组成闭合图形，以三维基线向量及其相应方差作为观测信息，以一个点的WGS-84系三维坐标作为起算依据，进行GPS网的三维无约束平差。
3.遥感监测技术在煤炭矿区地质监测中的应用
遥感图像的外部变形误差，指的是遥感传感器本身处在正常工作的条件下，而由传感器以外的各种因素所造成的误差，例如传感器的外方位（位置、姿态）变化、传感介质的不均匀、地球曲率、地形起伏、地球旋转等因素所引起的变形误差等。遥感图像的几何处理包括粗处理和精处理。对于上述选购的3个时相遥感图像，虽已经过遥感卫星地面接收站的粗处理，但仍含有一定的几何误差，因此需要进行精处理—几何纠正。遥感图像几何纠正的实质是逐像元地将其图像按一定的精度要求变换到地形图的地理坐标系中，然后再按恰当的抽样方法对像元重新作亮度赋值。
地质灾害可分为自然地质灾害和人为地质灾害及其作用的地质灾害。在煤炭开采区的环境工程地质灾害是人类采矿活动违背的自然规律，生态环境的恶化，导致灾难。将煤炭地下采空区的形成，岩石失去了原有的平衡，简称为岩移。摇滚运动，包括山体滑坡，雪崩造成的地下开采和露天开采引起的地表移动。开采沉陷主要分布在上面的采空区，地面沉降，裂缝，沉降，地裂缝的变形形式。为了查明地质灾害的成因、类型和分布规律，掌握其发生发展趋势，对防灾减灾措施提供可行性依据，利用遥感技术可以不断地探测到地质灾害发生的背景与条件的大量信息。事先圈定出地质灾害可能发生的地区、时间及危险程度。在地质灾害发展过程中，利用卫星和航空遥感图像对其进行长、中期动态监测分析，可以不断监测地质灾害的进程和态势，及时把信息传送到抗灾部门，有效地进行抗灾，具有独特的效果。在地质灾害发生后，利用遥感技术可以迅速准确地查出地质灾害地点、大面积灾情，以便及时救灾。同时，随着航天遥感技术发展，卫星遥感数据空间分辨率和光谱分辨率的提高，突破了卫星遥感对宏观地质灾害进行微观研究的限制，为矿区地质灾害研究提供了重要手段。假如输出图像阵列中的任一像素在原始图像中的投影点位坐标值为整数时，便可简单地将整数点位上原始图像的已有亮度值直接取出填入输出图像。但若该投影点位的坐标计算值不为整数时，原始图像阵列中该非整数点位上并无现成的亮度存在，于是就必须采用适当的方法把该点位周围邻近整数点位上亮度值对该点的亮度贡献累积起来，构成该点位的新亮度值。
4.结束语
为方便卫星GPS遥感监测沉桩，将根据业主提供的基线基点，选择地基牢固、方便管理的位置，采用静态地质监测布设高精度的GPS参考站，以确保煤炭矿区地质灾害能够准备在进行监测。在煤炭矿区地质灾害监测中，地质监测工作者能够根据导航监视器进行修正定位，在地质监测、定位时，计算机系统能够自动进行记录，并保存在硬盘或者软盘中。
【参考文献】
[1]杨勇.煤炭开采沉陷区地质灾害研究与治理技术初探[J].科技创新导报，2012.07：98-100.
[2]秦炎福，何恩节，官邦贵.皖北煤炭矿区地质灾害卫星遥感监测[J].科技信息，2011.05：63-64.