利用GACOS的小基线集地面沉降监测

针对如何提高小基线集地面沉降监测精度的问题,该文在小基线集时序分析中使用了基于通用大气校正在线服务(GACOS)的大气相位去除方法,改进了一种基于GACOS的小基线集时序分析技术,对山东黄河三角洲地区进行了地面沉降监测。选取了覆盖研究区的上下30期共60景Sentinel-1A的SLC数据,获取了2015年7月至2017年7月黄河三角洲地区(约1.5万km~2)的沉降速率,监测结果与连续运行参考站(CORS)数据基本保持一致。结果表明:东营市广饶县、潍坊市寿光市、滨州市博兴县局部地区存在明显的沉降,其中最大的地面沉降速率可达-126 mm/a,位于石油化工业发达的广饶县石村镇;石油化工业的发展和地下水过度抽取可能对黄河三角洲地面沉降有一定的影响。     

Sentinel-1A卫星的黄河三角洲近期地表形变分析

为了实现对黄河三角洲近海沿岸大范围形变监测,该文采用欧空局新一代SAR卫星哨兵一号(Sentinel-1)TOPS模式数据进行监测。该文利用多主影像相干目标小基线干涉技术(MCTSB-InSAR)对覆盖黄河三角洲地区的整景Sentinel-1A数据进行了时序干涉处理,提取了整个黄河三角洲近海沿岸地区2016年1月至2017年5月22景Sentinel-1A的地表沉降信息,并对主要的沉降中心分析了其沉降原因。结果表明,黄河三角洲近海沿岸地区存在10个显著的沉降中心,河口区广河村国星兴盐场内最大年均沉降速率达464.5(mm·a~(-1))。沉降原因主要是由于抽取地下卤水进行工业制溴、制盐,油田抽采(采油和抽取地下水用于回注)等,并且地下卤水资源的开采对黄河三角洲近海岸区域地面沉降的贡献最大。     

用多时相InSAR技术研究廊坊地区地下水体积变化

利用多时相InSAR(multi-temporal InSAR,MTI)技术,以河北廊坊市城区为试验区,利用两个Track覆盖的SAR数据获取了该地区2007～2010年间的高精度地面沉降速率场。结果表明,廊坊市中心城区存在一个非常明显的沉降漏斗,其最大地面沉降速率为76.0mm/a。在此基础上,利用自由应力下的体积应变模型进行地下水体积变化反演,显示该地区的体积变化最大达到-1.15×10-4/a,整个研究区的地下水年抽取体积达554万m3。     

地下水开采与地面沉降关系的短基线集分析

针对传统地面沉降监测手段阻碍了地下水的开采控制及其相关研究这一情况,该文基于短基线集时序分析方法提取了天津市平原地表形变信息。首先根据合成孔径雷达干涉结果分析了天津市地面沉降分布特征,然后定量研究了地面沉降漏斗分布特征,最后以北辰区为例将实测地下水降落漏斗与地面沉降中心进行耦合。结果表明:天津市地面沉降产生主导因素为超量开采造成的地下水位下降,两者直接相关;地下水超采区内的地面沉降中心与地下水漏斗中心大致吻合,并有整体稍向西北方向偏移的趋势,原因可能为地下水开采后,受岩土的厚度与性质控制,其软土层固结速滞后于地下水位的水头变化。     

基于InSAR技术的天津局部地表沉降特征分析

天津是我国地面沉降最严重的地区之一。本文基于融合分布式的DS-InSAR技术处理了2021年1月—2023年6月的58景Sentinel-1A数据,获取了天津南部地区最新地表形变特征;并结合土地覆盖和水文地质等信息,开展了天津市典型沉降成因分析。结果表明：(1)天津地面沉降分布差异性较大,不均匀沉降特征明显,西南部地区为沉降重灾区,最大沉降速率达85.2 mm/a;(2)天津地面沉降与地下水过度开采、地面载荷增加及地质构造密切相关。该研究可为天津市地质灾害防治提供数据支撑和决策依据。     

结合InSAR和独立成分分析的衡水市地面沉降研究

针对地下水的过度开采容易导致地面沉降问题,为了更好地管理地下水开采,防控地面沉降,该文结合使用了InSAR时序数据和ICA方法,将衡水市部分地区2017—2020年地面沉降分解为3个模式,并结合地下水等数据对独立成分的时空特征进行分析。通过IC时间序列与地面沉降序列较高的相关系数(0.98、0.74和0.84以上),验证了独立成分时间序列与地面沉降的一致性;通过各分量的贡献占比,可知地面沉降的主导成分;IC3与地下水的相关系数(0.9以上)表明IC3受到地下水变化的控制。实验结果表明,研究区地面沉降有长期沉降、城市生活和工业用水引发的沉降以及季节性沉降3种沉降模式,其中长期沉降为地面沉降的主导成分,季节性沉降与冬小麦-夏玉米的耕作制度有关。     

利用GRACE数据进行京津冀地区地面沉降与地下水耦合分析

地下水的过量开采已导致京津冀地区出现严重的地面沉降,为了分析地下水与地面沉降之间的耦合关系,首先利用GRACE-FO数据与GLDAS数据反演出京津冀地区2016—2019年地下水变化时序;然后利用MCTSB-InSAR技术反演出该地区同时段的沉降变化时序。通过试验分别获取地下水与地面沉降的差分变化序列和变化趋势线,并引入非弹性存储系数分析地下水对地面沉降影响力的变化规律。结果表明:①当地下水迅速升高或降低时,地面沉降速率减小或增大;当地下水持续升高时,地面沉降接近停止。②沉降越严重的区域,地下水与地面沉降变化趋势的相关性越强。③由地下水变化引起沉降的能力,随沉降等级升高而变大,且该能力在不同沉降等级中随时间变化的趋势也不同。     

利用高分辨率聚束模式TerraSAR-X影像的PSInSAR监测地表变形

利用20景于2010-03～2010-11期间采集的高分辨率聚束(1m分辨率)模式的TerraSAR-X SAR数据,采用永久散射体干涉测量技术(PSInSAR)获取了西藏羊八井地区由地热电站开采地下水引起的地面沉降。结果显示,羊八井地热电站周边及地热开采井地区在2010年期间的地面沉降速率最大达到25mm·a-1,而盆地其他地区的地面平均沉降速率为1mm·a-1。将其与ASAR获取的平均沉降速率结果对比,两者的相关性达到了0.76,这说明TerraSAR-X高分辨率SAR数据不仅可以提供高密度PS点,而且更好地体现了散射体的细节变化和微量位移情况。     

InSAR技术支持下的长沙市2015—2021年地面沉降监测分析

长沙市是长江中游地区重要的中心城市,地质条件脆弱、土质疏松,土体在施工和降雨作用下极易固结压实,造成地面形变,威胁建筑物和基础设施的稳定。地面沉降是长沙市地质灾害的主要原因之一。为了监测长沙市近几年的地面沉降情况,本文使用MCTSB-InSAR方法,利用151景Sentinel-1SAR影像数据,获取了长沙市主城区2015—2021年的地面沉降结果。经分析发现,最大累计沉降量约为250 mm,最大沉降速率约为80 mm/a,绝大部分区域平均沉降速率在30 mm/a以下;长沙市整体稳定,局部有不均匀沉降发生,沉降区域主要分布在主城区外围,主要由工程施工引起。     

InSAR视角下准噶尔盆地农业灌溉区地表形变特征和演化规律

抽取地下水进行农业灌溉是导致地下水位快速下降的重要因素，而长期过度开采地下水往往会引发地面沉降灾害，这种现象在干旱和半干旱地区非常普遍。为了研究农业灌溉超采引发的地表形变特征和演化规律，本文以准噶尔盆地南缘、天山北麓地带为研究区域，利用SBAS-InSAR技术对2003年—2009年覆盖呼图壁县的ENVISAT/ASAR升、降轨数据进行处理，获取了该地区的地表形变场，并结合研究区的农业灌溉方式、水资源补给和季节变化等资料对地面沉降的时空变化特征进行分析，为水资源和农业可持续发展提供参考意义。实验表明，研究区内主要有两个沉降幅度较大的漏斗，且都位于农田区域。2007年以前，研究区地表没有显著形变，之后发生了较大量级的沉降。采用传统灌溉方式和时针式灌溉系统的农业区平均沉降速率最高分别可达50 mm/a和30 mm/a，前者在时间上呈线性变化，而后者具有显著的周期性变化特征。在冬季时，采用时针式灌溉系统的地区地面抬升量可达40 mm，远大于传统灌溉方式的农田区域，而夏季地面沉降速率可达200 mm/a。对研究区农业灌溉活动进行分析后发现，农业灌溉造成的地下水超采是该地区地面沉降的主要影响因素，其形变机制与季节变化具有较高的相关性，在灌溉活动休止期内地表形变取决于地下水的补给量。研究区内的形变特征和影响因素分析将为地下水资源的充分利用和农业的可持续发展提供有效的信息。     

京津高铁沿线地面沉降特征(北京段)

针对京津高铁(北京段)存在的地面沉降问题,采用时序合成孔径雷达干涉技术获取研究区2010—2015年间地面沉降信息,结合地下水实测数据,采用交叉小波的方法探讨不同层位地下水位变化与地面沉降的关系,最后结合研究区内可压缩黏土层分布情况分析地面沉降与可压缩黏土层厚度的关系。结果表明:研究区年均沉降速率最大值为121 mm/a;地面沉降滞后承压水位变化9～10个月,滞后潜水位变化4个月;位于同个冲洪积扇控制范围的地面沉降速率随可压缩黏土层厚度的增加而增大。本研究对于科学有效防控不均匀地面沉降对线状地物的损害具有实用意义。     

地面沉降-回弹及地下水位波动的InSAR长时序监测——以德州市为例

过量开采地下水是诱发地面沉降的主要原因。以山东省德州地区季节性地面沉降-回弹为例,研究了利用相干目标(coherent target,CT)时序分析技术的地表形变InSAR监测技术。通过对该地区ENVISAT卫星ASAR数据的时序分析,获取了2004年1月—2010年10月近7 a间地面沉降场的时空演变过程。针对德州市地面变形表现出的季节性特征,综合地下水开采、水准监测和降水量等资料的分析结果表明:该地区地面沉降主要受地下水季节性开采以及年降水量变化的控制,形成了每年3—8月快速下降,9月—翌年2月逐步回弹的变化特征,因此认为该区地面沉降与地下水位变化密切相关。     

时序InSAR技术在地球环境监测及其资源管理中的应用:以交城-清徐地区为例

利用ALOS-1（2007-2010）、Sentinel-1A（2017-2018）存档数据对山西交城-清徐地区的地面沉降进行监测。结合小基线和永久散射体技术优点，在增加时间采样密度的基础上利用二维线性回归分析得到研究区域的形变速率和时间序列。经同期GPS观测结果校核表明:交城-清徐地区持续发生地面沉降，但山区和平原区域形变的空间分布、量级不同，引起形变原因也不同。平原地带沉降空间分布受构造断裂控制，断裂带两侧呈现明显的差异性形变，且最大沉降速率为－200 mm/a，沉降的主要原因是地下水超采，但经治理后地面沉降灾害有所缓解，表现为沉降速率小于－30 mm/a。山区主要由于矿产资源的长期开采，沉降中心不断向南移动，最大形变速率为－462 mm/a。     

利用InSAR技术监测石油开采引起的地表形变

随着人类工业文明的不断发展,石油成为重要的化工资源。然而,石油开采带来的负面影响却日益凸显,如环境污染、资源枯竭、开采安全问题等。由石油开采导致的地面沉降则是这些问题里最不容忽视的,石油开采会导致油层中地下压力的减少,造成油层的紧密压实。当压密的数值达到一定量时,就会引起地表下沉。在城市区域内,地表形变会影响各种生产设施的安全使用。本文以国内某油田为试验对象,利用短基线集技术（SBAS）进行处理,对石油开采时引起的地表沉降进行监测,综合分析其地表形变速率、范围,以及地面变形影响因素,为生产单位和当地政府部门提供决策依据。     

时序InSAR监测京雄城际铁路河北段地面沉降

本文以京雄城际铁路河北段固安站至雄安站沿线作为研究区,利用2018—2020年共34景Sentinel-1B影像,基于小基线集雷达干涉测量技术(SBAS-InSAR)获取京雄城际铁路河北段沿线的地面沉降时空分布信息,结合空间自相关分析方法,揭示研究区地面沉降的空间分布格局,并对沉降原因进行初步分析。研究结果表明,京雄城际铁路河北段沿线地面沉降发展由北向南存在一定的差异。北部年均沉降速率小于10 mm/a,南部沉降较为严重,最大年均沉降速率达-105.6 mm/a,且沿线西部年均沉降速率高于东部区域。通过分析影响因素得知,地面沉降量与地下水埋深值存在相关性,地下水埋深高的地区地面沉降量较高。同时结合研究区土地利用变化结果发现,城市化建设所产生的静载荷对京雄城际铁路沿线的地面沉降产生一定的影响。     

Sentinel-1A数据及短基线集的昆明地面沉降分析

针对近年来昆明的城市建设、地下水抽取以及降雨量的变化对昆明地区的地面沉降造成巨大影响的问题,该文利用32景Sentinel-1ATOPS SAR影像基于短基线集技术获取2014-2017年昆明地表沉降信息,并结合城市建设资料、地质及水文资料以及气象资料对昆明沉降区的成因进行全面的分析。结果表明:昆明地表沉降空间特征明显不均匀,西山区和官渡区多处出现沉降,沉降最严重的是位于昆明新螺蛳湾国际商贸城地区。其沉降原因为地铁施工和大型建筑物和商业区建设造成土层变形引发地面沉降;地下水抽取导致地下水位下降以及第四系土体固结诱发地面沉降;6—11月丰富的降雨量有效地补充昆明地下水,使昆明地面沉降伴随降雨量呈现明显的季节非线性沉降。     

利用时序InSAR技术分析北京及河北廊坊地面沉降

利用带大气估计模型的时序InSAR方法对24幅覆盖北京及河北廊坊的Envisat-ASAR影像数据进行了时序分析,获取了该地区2007年4月—2010年9月的地面沉降速率及均方差。发现了以北京朝阳区和通州区交界处为中心和以河北廊坊城区为中心的两个沉降区域,中心区平均沉降速率分别为35mm/a与22mm/a。研究区域形变速率均方差1.5mm/a。研究结果表明:利用时序InSAR技术进行城市地表沉降监测具有较好的精度及稳定性;产生该沉降的可能原因为地下水的开采、城市基础建设的发展及工业用地量、人为活动的增加。     

基于PS-InSAR的2003—009年北京平原区沉降控制因素分析

对融合PS与小基线InSAR技术提取的北京市583129个观测点2003-2009年28个时序的实际数据分析,结合北京市的第四系沉积物岩性与厚度分布情况,北京市地下水抽采地点与取水量等实际数据,分析了北京市平原地区2003-2009年的地面沉降的控制因素。得出了第四系沉积物岩性与厚度是控制地面沉降的地质内因,而人工抽采地下水是导致地面沉降的主要的人为外因。     

时序InSAR技术的潍北平原地面沉降分析

针对潍北平原地区较为严重的地面沉降灾害,该文通过长序列地面沉降监测资料全面掌握了该地区地面沉降现状,为该地区地面沉降的预防治理提供科学依据.该文利用SBAS-InSAR技术对潍北平原地区2017年8月-2019年10月期间的Sentinel-1A数据进行了处理.基于水准测量数据对监测结果进行验证,获取了该区域的地面沉降时空分布特征,对沉降典型特征点的时序形变特征进行了分析,研究了地面沉降与地下水之间的相关性.结果表明:2017-2019年间最大沉降速率超过50(mm·a-1)的区域主要包括寿光市羊口镇、营里镇、侯镇,寒亭区大家洼镇、央子镇以及昌邑市龙池镇;地面沉降受地下水超采的影响较为显著,地面沉降漏斗与深层地下水降落漏斗分布特征基本一致.     

天津地区Sentinel-1A雷达影像PSInSAR地面沉降监测

利用2015-05—2016-02获取的天津地区23景哨兵-1A(Sentinel-1A)卫星IW模式影像,进行基于地面散射特性保持稳定的高相干点永久散射体干涉测量处理(PSIn SAR),获取了地面沉降速率,分析了重点沉降区域时序形变特征和成因。实验结果表明,天津地区沉降严重区域主要集中在北辰区和大寺镇,结合北辰区沉降速率图和第2、3承压含水组水位降落漏斗等值线图,分析发现地面沉降中心和地下水位漏斗大致吻合,呈现整体向东北方向偏移的趋势,得出造成地面沉降的主导因素可能为超量开采地下水的结论。