短基线集InSAR技术用于黄河三角洲地面沉降监测与人为因素影响

利用2007—2010年间存档的30景Envisat ASAR数据,运用SBAS技术对黄河三角洲地区地面沉降进行全面具体监测,获取黄河三角洲地区地表形变特征场,分析了典型沉降区形变时间序列特征,结合相关资料对三角洲地区地面沉降影响因素进行了分析。研究表明,人类活动(地下水抽取、油气开采与工程建筑等)是造成地面沉降的主要因素,油田区地表形变范围与断层存在一定相关性。     

现代黄河三角洲地面沉降对洲体演变的影响

对现代黄河三角洲地区地面沉降的特点和对三角洲发育演变的影响进行了分析研究。分析认为,现代黄河三角洲地区普遍发生的地面沉降具有多因素和时空不连续性的特点,给沉降区带来了一系列的危害,使多种海岸带灾害的破坏和影响加剧;地面沉降不仅可以造成地面标高损失,影响三角洲的垂向发育,还通过改变地面坡降来影响河道的演变和尾闾的摆动,同...     

黄河三角洲地面沉降研究进展与未来展望

黄河三角洲是我国成陆时间最短的大型河口三角洲,由于其发育背景特殊、地质环境系统不稳定以及人类活动影响,地面沉降较为显著,引发了诸多环境问题,对自然环境和社会经济发展产生了严重威胁。从监测技术和成因机理角度出发,系统综述了黄河三角洲地区的地面沉降现状：(1)黄河三角洲地面沉降受新生地层自然压实、人为建筑重力压实、河流陆源输入减少、地下水与卤水开采、石油天然气开采以及海洋动力作用相对增强等多重因素影响,需要更详细、更系统地研究,特别是定量分离人为与自然因素在地面沉降的贡献方面,需要与其他学科如地质、岩土、力学、数学等交叉进行综合定量分析;(2)黄河三角洲地面沉降的长时空尺度的持续监测与分析、历史周期分析与未来判断分析需加强,尤其要重视海陆相互作用对地面沉降的长期和短期影响的研究;(3)地面沉降勘查、监测和精度研究及沉降评估和环境影响监测研究,尤其是海岸带退蚀与地面沉降之间的耦合关系等问题仍待深入。在今后研究黄河三角洲地面沉降的过程中,应更加注重理论模型的深入探究和新技术方法的实践,机理研究应扩展至多种模型研究;预测灾害时,应扩展到与地面沉降问题较为紧密的地面开裂、断层以及地裂缝等研究上。此...     

现代黄河三角洲地面沉降及其原因分析

为全面和具体地了解整个黄河三角洲的地面沉降状况,收集了现代黄河三角洲地区1956、1967、1980年1∶5万比例尺的地形图资料,利用地理信息系统软件进行数字化、建立高程数据库,生成数字高程模型。通过对不同时期数字高程进行空间运算发现,1956—1980年间黄河三角洲地区地面沉降现象普遍,沉降区年平均沉降数厘米。基于数字高程空间分析结果,探讨了诱发三角洲地面沉降的自然和人为因素。     

应用INSAR进行黄河三角洲地面沉降监测研究

在分析黄河三角洲的地面沉降状况及其对国民经济造成的影响的基础上,说明了对黄河三角洲进行地面沉降研究的必要性。综述了合成孔径雷达干涉测量的基本原理,针对近年来国内外干涉合成孔径雷达(INSAR)技术在地面沉降方面的研究和应用成果,分析了合成孔径雷达干涉测量技术应用于黄河三角洲地面沉降研究的可行性。     

现代黄河三角洲地区地面沉降的机理分析

利用前人在现代黄河三角洲地区进行的大量的野外调查和研究结果，对黄河三角洲地面沉降与第四系沉积体系、构造之间的对应关系进行了研究。研究结果表明现代黄河三角洲地区地面沉降除了因人类活动导致地面缓慢沉降外，新构造运动、第四系沉积相的分布也与三角洲沉降存在很好的相关性。研究区沉降区域的分布与主要断裂带相对应，软土的分布基本上控制了主沉降区的边界。研究结果可为以后三角洲的开发利用和管理以及其他三角洲地面沉降或地质灾害的监测提供必要的基础资料。     

蒙特卡洛模型在现代黄河三角洲浅层沉积物压实速率模拟中的应用

在进行黄河三角洲浅层沉积物固结压实研究中,过去传统的方法通常基于钻孔和剖面,进行局部计算分析。为克服钻孔分布不均的局限性需研究整个现代黄河三角洲地区浅层沉积物的压实沉降特征,基于1987年黄河三角洲地区综合工程地质勘察获取的钻孔资料,采用了数学地质中的蒙特卡洛方法,结合土力学的分层总和法对整个现代黄河三角洲浅层沉积物的压实速率进行模拟,并分析了压实模拟的具体影响因素。结果表明当前浅层沉积物的90%累积概率(P90)的压实速率变化范围为0.18~9.07mm/a,影响模拟沉积层的压实速率主要因素为沉积物的初始孔隙比、压缩系数和平均沉积速率,上述要素均与压实速率呈显著正相关,软土层应是浅沉积地层压实沉降的主要贡献层。提出按照时间序列分别对不同流路时期叶瓣进行模拟,更符合现代黄河三角洲地区的沉积环境和历史,并对比23个地面沉降水准监测数据,定量分离了浅层沉积物固结压实分量,其约占沉降总量的13%。     

黄河农场地区地下水入海通量的数值分析

在系统地调查和分析了黄河三角洲地区自然地理、地质和水文地质条件的基础上，进行了不同的水文地质试验和地下水长期观测，并尝试建立黄河三角洲典型地段－黄河农场地区的水文地质数学模型，定量分析该地区地下水入海量的变化规律及不同因素的影响程度。研究结果表明，当地的气象因素和黄河、小岛河及海洋的水位都不同程度地影响地下水的入海量，而且黄河的水位变化和气象因素是影响黄河三角洲地区地下水入海量的主要因素。另外，黄河三角洲地区地下水的入海量比地表径流入海量小得多。     

黄河三角洲地区地面沉降驱动因素研究

黄河三角洲地区地势低平、生态脆弱, 地面沉降使得海水入侵和风暴潮灾害加剧。弄清该区域地面沉降驱动因素, 对油田安全生产和湿地生态保护都有积极的意义。以20 m 地层为界, 将地面沉降驱动因素分为浅地层和深地层因素。分析了地表荷载增加、地下水和油气开采、沉积物固结压实、新构造运动等对该区地面沉降的驱动作用。此外, 探讨了海平面上升和地震灾害对该区地面沉降的影响。结果表明: 该区地面沉降驱动因素主要为沉积物固结和地下水开采, 但控制范围存在区域性差异;1969 年地震使该区产生明显地面沉降, 海平面上升使该区地面沉降形势更加严峻。     

GPS在天津市地面沉降监测中的应用

结合天津市GPS基准站和一级GPS监测点数据,进行区域地表形变监测数据处理与分析,重点介绍了GPS变形监测技术中高精度数据处理时的参数设置及成果精度评定准则,并通过同期监测的水准数据和GPS数据进行对比分析,验证了GPS监测技术应用于地面沉降监测的可行性。     

基于ARIMA与LSTM的海岸带地面沉降预测方法

快速的地面沉降是一种地质灾害,它关系到社会的可持续发展,甚至威胁人类的生命财产安全。InSAR技术可以获取地表长时间、大范围的形变数据,可用于分析潜在的地面沉降问题,为预防地质灾害提供了一种可靠手段。如何基于InSAR数据对地面沉降进行预测,一直是研究人员关注的重点方向和难题。为此,本文在前人对地面沉降预测研究的基础上,提出了一种将差分移动平均自回归(ARIMA)模型与深度学习中的长短期记忆单元(LSTM)模型相结合的地面沉降预测方法,即利用InSAR得到的形变量数据与ARIMA模型预测结果作差,然后利用LSTM对该差值进行训练与预测。以杭州湾2017—2019年InSAR监测数据为例验证了该方法,结果表明,与传统的单一预测算法相比,本文方法的均方根误差至少减小了2.23 mm,平均绝对误差至少减小了0.98 mm,平均预测精度至少提升了15.19%,验证结果证实了本文方法的可行性,为地面沉降预警工作提供了新的思路和方法。     

基于SBAS-InSAR技术的填海造陆区地表形变监测与分析——以天津港为例

为了探究SBAS-InSAR技术在海岸带填海造陆区形变监测的适用性,本文基于28景Sentinel-1A影像,利用SBAS-InSAR技术获取了天津港填海造陆区2018年1月至2019年11月的地表形变信息,揭示天津港填海造陆区的地表形变特征,并分析沉降速率与填海造陆的时间、土地利用类型的关系。结果表明：天津港填海造陆区具有沉降速率范围跨度大、不均匀沉降和多个沉降漏斗的特点,沉降速率范围为-74.9～19.7mm/a;沉降速率与填海造陆时间成反比,早期填海造陆区沉降速率较小,新填海造陆区沉降速率较大;不同土地利用类型的沉降速率差异大。该研究验证了SBAS-InSAR技术在填海造陆区形变监测应用的可行性,为海岸带、海岛礁、滩涂等沿海地区的地面沉降的监测与分析提供了思路。     

基于SBAS-InSAR技术的长沙城区2017-2020年地表沉降监测

近年来长沙市由地面沉降导致的地质灾害问题频繁发生。针对这一问题,利用94景Sentinel-1A卫星影像,基于时序SBAS-InSAR技术,获取了长沙市主城区2017年3月~2020年5月间的地表沉降速率和累积形变。估计的地表形变速率与长沙市GPS连续运行参考站观测的地表沉降速率高度吻合。结果表明:在长沙市5个主城区中,开福区地面沉降范围最广,岳麓区和雨花区次之,芙蓉区和天心区沉降区较少;最大累积沉降量达225mm,平均沉降速率达74 mm/年。研究结果表明长沙市区地面沉降多由地面和地下工程建设引起。     

基于时序InSAR的珠江口大面积地面沉降监测

珠江口是我国沿海地面沉降灾害较严重地区之一,长期地面沉降威胁着人类生产生活的质量和安全。针对传统InSAR在河口等沿海地区空间采样率不足的现状,采用基于KS检验和特征分解的DS-InSAR时序分析方法,获得了珠江口地区2015—2018年间地面沉降监测数据,并分析了几处沉降严重地区的沉降特征和原因。采用的DS-InSAR方法在沥青路面、裸土等非城市区域提取了较大密度的高相干点,提高了时序InSAR形变反演的精度。研究表明,研究区域总体呈地面沉降趋势且分布不均匀,珠江三角洲西北部和东南部为主要沉降区,最大沉降速率可达25 mm/a,珠江口西岸沉降相对东岸分布更广,沉降量更大。     

基于PS-InSAR的广西北部湾沿岸形变探测及成因分析

受强降雨等极端天气影响,广西地区沉降地质灾害频发。为保障区域可持续发展,利用36景Sentient-1A卫星影像,探究广西北部湾沿岸地区土地形变情况并分析其成因。首先基于PS-InSAR技术和SBAS-InSAR技术,获取2018年1月～2020年12月广西北部湾地区地表沉降信息。结果表明：两种方法具有高度一致性,研究区域最大累计沉降量达-78.1 mm,最大平均形变速率为-22.664 mm/a。其次结合降雨量数据与人类活动强度,分析地表形变成因,结果进一步表明：广西北部湾地区累计沉降量与人类活动强度呈现正相关;每年7、8月雨季时,地表形变速率提高,雨季结束后,部分地面出现抬升。人类活动与降雨是导致广西北部湾地区大面积不规则沉降的重要原因。     

黄骅全新世古黄河三角洲的特点及演化研究

通过对黄骅地区的实地调查，根据钻孔的分析对比，对黄骅地区全新世以来古黄河三角洲的特点、分布及其演化有了更进一步的认识。从沉积物的矿物成分，粒度变化、垂向结构等方面与现代黄河三角洲对比研究，证明黄骅地区全新世以来确实存在古黄河三角洲，其各方面特征与现代黄河三角洲相近或相同。只是因多期迭覆，后期改造，使之成为一个不十完整的、复杂的古黄河三角洲的复合体。     

现代黄河三角洲钓口叶瓣不良地质现象

根据对钓口三角洲叶瓣体的钻孔、浅地层剖面调查资料,研究了钓口叶瓣体垂向地层结构特点,分析了因其所导致的潜在不良地质现象,如:地面沉降以及不均匀沉降、土体液化、软弱层及底辟、滑坡、差异冲刷,总结了其特征、成因模式及危害。因钓口叶瓣的地层结构特点与现代黄河三角洲整体地层结构特点相似,其所导致的不良地质现象也普遍存在于现代黄河三角洲。该区为埕岛油田所在地,在该区进行工程建设,应对这些可能存在的不良地质现象引起重视。     

干涉合成孔径雷达三维地表形变监测

干涉合成孔径雷达（InSAR）技术是利用两幅或多幅SAR复数影像的相位差信息提取地表地形信息和形变信息的，其对卫星视线向形变比较敏感，精度可达厘米甚至毫米级，而对沿轨道方向的形变不敏感。本文总结了几种获取地表位移三维分量的方法，并对每种方法进行了分析。     

黄河三角洲浅层地下水位年内变化特征及影响因素

基于黄河三角洲地区3个站位的1小时一次的浅层地下水位连续观测记录,将浅层地下水位与同时期ERA5高分辨率再分析实际蒸发量数据结合,并联合潮位、降水量和径流量等数据,通过快速傅里叶变换、时序分析等方法,分析并阐明了黄河三角洲地区浅层地下水位变化的特征及机制。结果表明：（1）不同的沉积环境导致了浅层地下水位整体变化的差异。表层沉积物渗透性相对较强区域,浅层地下水位波动剧烈;而表层沉积物透水性较差地区,浅层地下水位在6月中上旬存在低谷,但总体相对稳定;（2）潮汐对黄河三角洲浅层地下水位在水平方向的影响范围至少可达7km,但不超过15km。在其影响区域内,浅层地下水位波动滞后于潮汐的时间存在年内变化,分为两个时间上持续各6个月的区间,二者数值相差约12h;（3）降水量与实际蒸发量是黄河三角洲浅层地下水位升降最主要的影响因素。此外,农业活动也对浅层地下水位的变化有一定影响。对黄河三角洲浅层地下水位变化规律研究,能够为本地区土地盐碱化、海水入侵灾害防治与生态保护提供科学依据。     

基于Hough变换的DInSAR环状地表形变区自动提取

针对当前DInSAR地表形变区检测依赖于人工的现状,提出基于Hough变换的环状地表形变区自动提取方法。该方法在外部DEM的辅助下,由干涉数据获取去地形效应的差分干涉图,在对差分干涉图进行边缘提取的基础上,利用Hough变换实现环状地表形变区的自动提取。采用青海门源震区Sentinel-1A数据和山东济宁矿区ALOS PALSAR数据分别进行环状地表形变区自动提取实验,验证了本文方法的有效性。