曹妃甸沿海区地表沉降监测与预测分析

为探究曹妃甸沿海区的地表沉降情况,本文使用永久散射体合成孔径雷达干涉测量(PS-InSAR)和短基线合成孔径雷达干涉测量(SBAS-InSAR)技术对2017—2022年的63景Sentinel-1A数据进行反演,得到了沿海区的地表沉降速率及分布,再对两种技术的反演结果进行交叉验证及分析引起沉降的原因,同时利用反向传播(BP)神经网络和长短期记忆(LSTM)网络模型分别对特征点的时序沉降量进行预测分析及精度对比,主要得到以下几点结论：(1)两种技术反演结果具有较高一致性,线性相关达0.98;(2)研究区最大沉降速率为-49 mm/a,最大累计沉降量为231.4 mm,地质条件脆弱、长期过度开采地下水、大规模的建设和工程扰动是造成该地沉降发生的主要原因;(3)经对比分析,长短期记忆(LSTM)网络模型的预测效果更适合于时序形变数据的预测,预测结果也更为接近实际形变值。     

短基线集技术在地表形变监测中的应用研究

通过选取覆盖珠海地区的34景ASAR数据,采用短基线集(SBAS)技术对该地区进行了形变监测,并通过实地考察对InSAR结果进行了验证,同时对形变结果及原因进行了分析和讨论。结果表明,珠海市的地表沉降多发生在沿海、沿河区域,沉降速率主要集中在15 mm/a左右,局部区域达到30 mm/a,监测结果与实地考察结果吻合良好,从而验证了SBAS方法监测地表形变的可行性。     

TerraSAR的首都机场形变特征分析

针对首都机场的地表形变问题,该文采用永久散射体干涉测量技术,对2010—2013年间33景高分辨率TerraSAR(升轨)数据进行处理,获取首都机场地表形变的时空变化特征;分析了地下水水位与地面形变的关系,以及地表动静载荷对地面形变的影响。结果表明:PSInSAR获取的测量结果精度较高,与水准测量结果相比误差仅为1.08mm;首都机场及其附近区域存在不同程度的地表形变,机场西北部区域沉降速率明显大于东南部;T1航站楼沉降速度较快达到45mm/a,T2航站楼存在不均匀沉降现象,北端沉降速率明显大于南端;地表形变与地下水位变化过程存在一致性,并有季节性信息,每年冬春两季沉降量大于夏秋两季;地面动静载荷的不均匀分布是地表出现不均匀沉降的原因之一,动静载荷较大的西侧跑道、T1、T2航站楼区域沉降速率明显大于其他区域。     

基于高分辨率TerraSAR-X影像的PSInSAR地表形变监测

利用2011年10月—2013年7月间获取的37景TerraSAR-X高分辨率条带模式SAR数据,采用干涉测量点目标分析(interferometric point target analysis,IPTA)技术得到常州地区因工厂集中开采地下水所引起的地表沉降信息,即常州市武进地区有多处地表沉降,在2011—2013年间最大沉降速率为31.494 mm/a。通过与Envisat ASAR数据获取的平均沉降速率对比,说明TerraSAR-X数据不仅可以提高永久散射体(permanment scatter,PS)的点密度,而且能更好地描述散射体的细节变化和微量位移情况,体现出TerraSAR-X数据监测地表形变的优势。沈海高速公路常州沿线地面沉降的监测结果表明:TerraSAR-X数据在人工线状地物形变监测中具有广阔的应用前景;IPTA监测结果与水准测量结果具有较好的一致性,表明将IPTA技术应用于城市地表形变监测的正确性。     

基于Sentinel-1A数据的PSI技术在城市地表形变监测方面的应用

随着佛山市城市化进程逐步加快,地表形变引发的地质灾害日益显著,应用时序InSAR技术可以精确监测城市地表形变。文中选取广东佛山地区为研究区域,利用2015—2017年获取的41景Sentinel-1A数据,基于永久散射体差分干涉测量(PSI)技术提取该地区的时序形变、平均沉降速率等形变数据。研究结果表明,佛山市部分区域出现不均匀沉降,部分地区沉降速率甚至超过-35 mm/a,主要集中在城市重点建设区域,如地铁施工、桥梁施工等地。综合研究结果表明,利用Sentinel-1A数据的时序PSI技术可以高精度监测城市地表形变,监测数据有利于及早预防城市地质灾害发生,为城市健康精细化管理提供决策依据。     

利用短基线集InSAR技术监测抚顺市地面沉降

抚顺市是一座因煤而兴起的综合型重工业城市,矿产的大量开采导致了大范围的地面沉降。针对这一问题,为了有效监测抚顺市的地表形变,本文利用短基线集（SBAS）技术对覆盖抚顺市部分地区的12景COSMO-SkyMed高分辨率SAR数据进行了处理,获得了该研究区域的地面沉降分布和沉降速率图。试验结果表明,研究区整体呈现出沉降的趋势,沉降速率大部分在-25~-45 mm/a的范围内。其中新抚区沉降最为严重,有2个沉降严重的区域,最大沉降速率达到了-186 mm/a。该试验结果为抚顺市露天矿采矿导致的地面沉降与地质灾害监测提供了切实有利的数据参考。     

基于PSInSAR技术的常州地表形变监测研究

地面沉降已成为我国主要地质灾害之一,本文利用27景Envisat ASAR数据,采用点目标干涉测量(IPTA)技术,以常州市为实验地区,得到常州地区2007 ～ 2011年间地表形变沉降速率图,结果表明,常州市区存在多处严重沉降,最大沉降速率达-31 mm/a,表明IPTA技术在城市地面沉降监测中有广泛的应用前景.     

SBAS-InSAR技术在矿区地表沉降监测中的应用

滩地和沙丘地区的矿区地表形变具有复杂性和特殊性,常规监测手段无法获得长期有效的监测结果,传统的雷达差分干涉测量技术(DInSAR)易受时空失相干、大气延迟等因素的影响而降低监测精度.以营盘壕煤矿2101和2201两个工作面为例,采用差分干涉测量短基线集时序分析(Small Baseline Sub-set-Interferometry SAR,SBAS-InSAR)技术对Sentinel-1A的84轨道的17景数据进行时序分析,获取了矿区2018年9月8日至2019年3月19日的累计沉降量和沉降速率等信息,直观地展现了矿区沉降状况.对研究区监测结果进行点、线、面的分析,发现累积沉降量和时间呈线性关系,新开采的区域的沉降在整个区域沉降中影响最大,较晚开采的区域在矿区沉降中为主要影响因素.     

基于永久散射体雷达差分干涉测量的城市地面沉降研究——以上海地面沉降监测为例

基于永久散射体雷达差分干涉测量技术,提出探测水久敞射体的振幅信息双阈值方法,研究上海陆家嘴地区在1992～2002年的地面沉降,获得该地区的线性和非线性沉降量以及区域沉降场,证实了地表形变在1 km范围内具有强相关性.结果显示陆家嘴地区在1992～2002年间的线性沉降速率为13.2 mn/a,总体半均沉降速率为16.8 mm/a,与实测结果之间具有较高的一致性.研究表明,PS-DInSAR技术不仪可有效探测地表离散目标的线性形变,还可探测其非线性形变以及获取地表区域形变场,并且可监测地表形变的时序变化过程.除了可用于城市沉降监测外,PS-DInSAR技术还可用于地震、火山、滑坡等地质灾害的监测.     

普宁市地面沉降的SBAS技术监测应用研究

InSAR(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)技术是随着合成孔径雷达发展起来的一种雷达干涉测量新技术,它可获得地表目标点的精确三维空间位置以及细微形变信息。基于雷达干涉测量发展的短基线(Small BAseline Subset,SBAS)干涉测量,可对缓慢地表形变进行高精度的监测。本文以广东省普宁市为实验区,选用2007~2010年间共10景ALOS/PALSAR数据,采用SBAS技术获取了该地区的形变时间序列和平均沉降速率,结果表明普宁市区存在多个严重的沉降漏斗,年最大沉降速率达15cm/a。利用观测时段内两期的水准点观测资料对SBAS时序结果进行验证,对比结果发现两者较差最大为46mm,最小为21mm,表明SBAS技术进行地面沉降监测的可靠性和有效性。     

球多面函数的福建地区水平形变特征分析

针对福建省东南沿海GNSS观测较少,缺乏对其地壳水平形变特征研究的问题,提出了在球坐标系下构建多面函数模型,并以此建立了福建省东南沿海地壳水平形变场。分析了现今我国大陆东南缘海西地区地壳运动基本趋势以及福建区域块体内部相对变形特征。实验结果表明,该区域的地壳形变驱主要受到菲律宾海板块与印度板块的联合作用。区域块体刚性运动特征明显,相对运动差异较小。区内分布的一组NE和NW向断裂共同控制了该地区的第四纪地形地貌演变与构造活动。     

ITRF97参考框架下的中国大陆区域地壳板块运动背景场的建立及应用

利用中国地壳运动观测网络工程基准站和基本站的GPS实测结果，构造了一个ITRF参考框架下的、充分反映今板块运动特征的、更为精确的现状中国大陆区域板块运动模型，介绍了这一工作的思路、方法和最终结果，并对速度场结果作了初步的解释。     

利用多传感器SAR数据集监测城市地面沉降

在过去的几十年中,洛杉矶由于自然灾害、城市建设、地下水开采和石油开采等人为因素而发生了严重的地表变形。本文的目的是绘制洛杉矶地表形变速率分布图,并使用改进的小基线集（SBAS）技术和多传感器SAR数据集,分析该地区2003年10月至2017年10月的形变原因。同时,将SBAS反演的变形结果、GPS测量结果和多传感器SAR数据集的变形结果进行了比较,结果高度一致。结果显示,2003—2017年,洛杉矶多个地区发生沉降抬升,最大累计沉降量为-266.8 mm,年平均沉降速度为-19 mm/a,主要是由地下水过度开采造成的。最大累计抬升量为104.8 mm,年平均抬升速度可达7.5 mm/a。该研究结果具有良好的实际应用价值,可为当地政府的防灾减灾提供重要依据。     

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。     

基于哨兵数据的云南地表形变监测

云南省作为我国西南地区与西藏相连的省份,其地势由西北向东南逐渐降低且山峦众多,山区面积占全省面积的88%。除此之外,云南省还位于印度洋板块和亚欧板块交界处附近,其地震带众多,地质运动频繁,经常出现地震、滑坡、泥石流等地质灾害。因此,本文选取覆盖地势较高的云南西北部地区的哨兵数据,利用SBAS-InSAR技术进行数据处理,针对云南西北部地区的地表形变进行监测,发现地质灾害隐患区域,为地质灾害预警提供数据支持。     

基于球面最小二乘配置的福建省地壳水平形变研究

利用GPS实测数据解算区域地壳应变率分布是现今地壳水平形变研究的一个重要手段。本文研究采用基于球坐标的最小二乘配置应变率计算公式,结合GPS实测速度场解算福建省东南沿海及其邻近区域应变率场。结果显示,福建东南沿海地壳形变主要受到来自印度板块与菲律宾板块对欧亚大陆的共同作用。区内主压应变率趋势强于主张应变率趋势。以九龙江断裂为界,以北地区地壳形变特征较为一致,断裂以南地区,自北东向西南,区域地壳形变逐渐变化,呈现离散化、多样化的特征。     

基于时序合并的PS-InSAR方法在雄县及周边区域地表形变监测中的应用

本文提出了一种基于时序合并的PS-InSAR(TSC-PS-InSAR)监测方法,提取雄县及周边区域地表形变信息。形变区域最大沉降速率为-79 mm/a,沉降原因为地下水超采。结果表明,TSC-PS-InSAR方法在无需先验模型的条件下,能显著提高PS目标数量,且监测结果与StaMPS方法提取的形变信息在沉降趋势及沉降量级上保持了良好的一致性,验证了本文方法在实际应用中的可靠性和可行性。     

佛山地铁沿线时序InSAR形变时空特征分析

佛山作为中国珠三角地区经济和城市化高速发展的城市，由于其脆弱的地质水文条件，长期遭受地面沉降灾害的影响。同时，该区域地铁作为缓解城市交通压力的重要工具，其施工和运行所导致的地面沉降也影响了人们的生命财产安全。但目前针对佛山地区相关的系统研究不多，对地铁沿线的沉降规律认识不足。利用Sentinel-1数据监测了2015-06至2018-09间佛山市的形变信息，结果表明，佛山市地表形变呈零星分布，未出现大范围的沉降漏斗，形变速率为-20~5 mm/a，局部区域的沉降速率超过-30 mm/a。地面沉降主要与不稳定的地质结构、地下水抽取和局部区域工程施工有关。基于获得的形变结果，对佛山市地铁沿线的形变情况进行了研究，并对2018年佛山市地铁坍塌事故路段的沉降情况进行了详细分析，阐述了在空间分布上地铁沿线沉降差异的成因，并在时间上对地铁沿线的形变进行了模型参数反演。研究工作为今后当地政府开展地表形变普查、沉降灾害预警提供了参考，并为地铁正常运行与维护的安全监测提供了理论依据。     

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。     

利用局域复测GPS网研究中国大陆块体现今地壳运动速度场

利用1992年以来我国进行的6项不同规模高精度GPS地壳监测网的资料，采用统一的数据处理策略，重新进行了数据处理，并统一进行了平差，归算到相同的ITRF97坐标框架基准之下，获得了中国前覆最广、测站最多的一个较为完整的、框架统一的GPS地壳运动图像和速度场，并对结果作了初步的地学解释。