Oberflächenabsenkungsüberwachung im Bergbaugebiet Datong, Shanxi, mit dem SAR-Satelliten Fucheng Nr. 1 und Leistungsvergleich

TANG Guangmin ,  

SHI Xianlin ,  

DAI Keren ,  

WANG Hao ,  

DONG Ping ,  

WANG Qixiang ,  

CHEN Lifu ,  

REN Weijia ,  

RAN Weijie ,  

YIN Hui ,  

摘要

Fucheng Nr. 1 ist Chinas erster kommerzieller hochauflösender C-Band-SAR-Satellit mit Interferometriemöglichkeiten, dessen Überwachungsleistung bei der Erfassung von Bodenabsenkungen in Bergbaugebieten jedoch noch keiner vergleichenden systematischen Bewertung unterzogen wurde. In dieser Studie wurde das Kohlefeld Datong in Shanxi als Untersuchungsgebiet gewählt. Es wurde die Small Baseline Subset Interferometric Synthetic Aperture Radar-Technik (SBAS-InSAR) für die zeitliche Auswertung von 11 Szenen von Fucheng Nr. 1 verwendet und die Ergebnisse mit Sentinel-1 und dem Satelliten Lutian Nr. 1 verglichen. Die Ergebnisse zeigen: Im zeitlichen InSAR-Messbereich identifizierte Fucheng Nr. 1 insgesamt 57 Absinkungsgebiete und konnte die Verteilung der Bodenabsenkungen im Bergbaugebiet umfassend aufzeigen; für die Erkennung kleiner Deformationsgebiete (<0,1 km²) detektierte Fucheng Nr. 1 8 Stellen, die Sentinel-1 nicht erkannte, was die Vorteile der hochauflösenden Bildgebung bei der Erkennung kleinerer Bergbauabsenkungen verdeutlicht. Darüber hinaus zeigen die Vergleiche der Verformungsgeschwindigkeit, dass die Erkennungsergebnisse der beiden Datentypen bei niedriggeschwindigkeitsdeformationen gut übereinstimmen; bei hochgeschwindigkeitsdeformationen kann Fucheng Nr. 1 dank höherer Auflösung und größerem detektierbarem Verformungsgradient genauere Verformungssignale erfassen, insbesondere bei schnellen kleinen Deformationen, mit höherer Messgenauigkeit. Mehrere Satelliten-Differenz-InSAR-Vergleiche zeigen, dass die von Fucheng Nr. 1 überwachten Verformungswerte stets größer als die von Sentinel-1 sind und in einem kleinen Deformationsbereich etwa 23 mm mehr als Lutian Nr. 1 erfasst wurden, was darauf hinweist, dass er größere Verformungswerte besser erkennen kann als Sentinel-1 mit niedrigerer Auflösung und gegenüber Lutian Nr. 1 im L-Band empfindlicher auf kleine Verformungen reagiert. Bei der Kohärenz liegt der Anteil der Pixel mit Kohärenzwerten zwischen 0,6 und 1,0 bei Fucheng Nr. 1 bei 12,53 %, höher als bei Sentinel-1 mit 7,19 % im gleichen Band, aber niedriger als beim längeren L-Band von Lutian Nr. 1 mit 22,43 %. Zusammengefasst zeigt Fucheng Nr. 1 eine empfindliche Erkennung kleiner Verformungen in der Überwachung von Bergbauabsenkungen und kombiniert die Fähigkeit zur Überwachung großer Verformungen mit einer Reaktionsfähigkeit auf kleine Veränderungen. Diese Studie kann als Referenz für die zukünftige kommerzielle Anwendung chinesischer SAR-Satelliten bei der Überwachung von Bergbauabsenkungen dienen.

关键词

Fucheng Nr. 1; kommerzieller hochauflösender SAR-Satellit; Differenz-InSAR; zeitlicher InSAR; Bewertung der Überwachungsleistung; Überwachung von Bergbauabsenkungen

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