中国作为世界上最大的产煤国,在碳中和背景下,新能源越来越被重视,但煤炭在很长一段时间内仍然会是我国主要能源。煤炭开采会严重破坏矿区的地表环境,引起地表塌陷,形成矿坑,严重时还会造成灾难,监测矿区地表形变对评估灾害具有重要现实意义。由于煤矿开采造成的地表形变往往具有沉降速率快、形变梯度大的特点,基于单波段SAR影像联合合成孔径雷达差分干涉测量（Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar,DInSAR）技术和偏移量跟踪（Offset-Tracking,OT）技术（简称OTDInSAR技术）可提取地表视线（Line of sight,LOS）向和方位向的二维多量级非连续形变,无法提取地表三维方向即垂直向、东西向和南北向多量级形变,不能反映真实的矿区地表形变。针对上述问题,本文基于单波段OTD-In SAR技术首先建立矿区地表多量级形变融合模型,获取矿区地表LOS向和方位向多量级连续形变。然后利用概率积分模型,建立矿区三维多量级形变估计模型。最后利用遗传算法对求得的三维形变进行优化。主要研究工作如下:（1）通过DInSAR技术和OT技术对大柳塔52303工作面进行了时序形变监测研究,获取了该工作面在开采期间的沉陷分布情况、相干图、干涉图以及LOS向和方位向小量级和大量级形变监测结果;建立了多量级形变先验融合模型,对小量级和大量级形变进行融合和克里金插值处理,获取了52303工作面的时序多量级LOS向和方位向连续形变结果。（2）基于概率积分模型建立了三维形变估计模型,仿真验证了模型的可行性;利用多量级LOS向形变,估计开采期间工作面的时序三维多量级形变,并与水准测量数据进行对比验证,结果较为一致,垂直向、东西向以及南北向的均方根误差（Root mean square error,RMSE）分别为0.1880m,0.2243m,0.2074m。（3）利用遗传算法对三维形变估计模型中的概率积分参数进行反演,反演得到的参数误差不超过0.6%;基于遗传算法联合LOS向形变和方位向形变对概率积分参数进行优化处理,进而使用该参数估计三维多量级形变,通过理论仿真和实测数据验证了优化方法的有效性;针对由地裂缝引起的大量级误差,建立了顾及垂直向形变梯度的经验模型予以消除,实验结果表明该模型可有效去除误差。