基于SBAS和混沌理论的内排土场沉降监测及预测

田雨^1,2，雷少刚^1,2，卞正富^1,2

1. 中国矿业大学国土资源研究所2. 矿山生态修复教育部工程研究中心

摘 要：为研究露天矿内排土场工后沉降规律,定义内排土场下沉系数为地表最终沉降量与初始覆土高度的比值,并以内蒙古锡林浩特市胜利一号露天矿内排土场为研究区,利用41期高时间分辨率sentinel-1 A数据采用小基线集（SBAS）技术进行内排土场沉降监测,在此基础上引入混沌理论中的相空间重构理论结合二阶Volterra自适应滤波对沉降时间序列进行单步预测。结果表明:①内排土场沉降剖面呈现明显的半漏斗状,总体上累积沉降量与到矿坑的距离成反比,通过沉降时间序列分析可得Ⅰ,Ⅱ区域处于沉降活跃期,存在滑坡、泥石流风险,是后期沉降监测的重点区域,Ⅲ～Ⅶ区域步入稳定过渡期,Ⅷ区域已基本稳定,初步判断该区已基本满足了土地复垦及建设简单构筑物的基本要求。②经曲线拟合,得观测周期内,内排土场下沉系数约为0.639 cm/m。③经最大Lyapunov指数验证,通过SBAS技术得到的4组沉降量时间序列均具有混沌特征。④运用混沌理论中的相空间重构理论结合二阶Volterra自适应滤波对沉降量进行单步预测,预测结果显示其可在短期内较好地反应真实值变化趋势,前10步预测结果的平均绝对误差（MAE）、平均相对误差（MAPE）和均方根误差（RMSE）均在6%以下,但随预测步数的增加,预测精度逐渐下降,这表明二阶Volterra自适应滤波仅可用于SBAS获取的一维沉降观测数据的短期预测,将其应用于长期预测的结果不可靠。

关键词：内排土场沉降;SBAS;混沌理论;露天矿;二阶Volterra自适应滤波预测;