京津城际铁路沿线不均匀地面沉降演化特征

北京-天津（京津）城际铁路经过地面沉降漏斗边缘,其安全运营随着不均匀沉降的增加而威胁增加。采用时序干涉测量技术监测铁路沿线地表形变,结合剖面分析与时序分析方法探讨其与影响因素之间的响应特征,揭示铁路沿线不均匀地面沉降空间分布与演化特征。结果表明,梯度可以很好地体现区域地面沉降不均匀性,研究区可压缩层厚度、地下水开发利用情况、铁路运行等均与地面沉降呈现正相关关系。可压缩层的存在为沉降发生的基础条件,地下水开发利用与铁路运营为沉降产生的主导条件,二者的时空分布情况共同决定不均匀地面沉降的发展演化。     

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。     

区域性CORS系统监测地表形变的可行性

连续运行卫星定位服务系统(简称为CORS)已经在国内外广泛建立,CORS在维护区域大地测量基准和城市测绘工作中得到了非常广泛的应用。但在城市地面沉降监测方面,仍存在基准站的稳定性、测量精度对平面及高程形变影响等问题。这里提出了一套完整的基于CORS系统变形监测网的稳定性分析的方法和流程。采用秩亏自由网平差,以位移向量一次性范数最小原则求取监测网点最合理的位移量及权阵。采用正态分布函数对监测点的位移显著性进行检验。结合武汉市地面沉降监测项目,分析评价了武汉市连续运行卫星定位服务系统(简称为WHCORS)用于城市地表形变监测的可行性。     

不同手段和尺度下地面沉降时空变化特征分析——以深圳大空港区为例

本文利用不同手段和不同尺度的地面监测方法,分析城市填海区地面沉降的时空变化特征。通过深圳市大空港区的地面沉降监测工程实例分析,结合精密水准测量和遥感监测手段,实现了不同尺度地面沉降监测,获取该区域地面沉降时空变化特征。研究结果表明,精密水准测量方法与遥感监测方法均发现了会展中心周围道路产生的沉降,具有相同的变化特征。精密水准监测方法能较精确地获取局部地面沉降量,在石围路的建筑基坑周边产生最大为-303.6mm的地面沉降。结合不同手段和不同尺度的监测方法,可以较全面获取监测对象的形变特征。     

基于InSAR的武汉地区2016—2021年地面沉降监测

利用2016年1月—2021年12月的89景哨兵一号雷达影像,采用相干点目标分析合成孔径雷达干涉测量技术（IPTA-InSAR）进行数据处理,获取了武汉地区的地面沉降信息,并联合GNSS基准站观测成果对InSAR监测的形变进行分析。结果表明2016—2021年期间,武汉市主城区形成了汉口、沙湖北和白沙洲3个较为明显的沉降中心,地面沉降呈连片化发展趋势。汉口地区的地面沉降速率最高,部分区域沉降超过10 mm/a,典型沉降区的地面沉降过程伴随有一定的波动特征,其中下沉趋势在不同年间会有区别,2016—2020年间特征点缓慢下沉,2018年开始加速下沉,至2020年下沉速度再次放缓。GNSS与InSAR特征点沉降分析表明2种技术的监测结果整体上具有很好的一致性。     

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.     

附有系统参数和附加约束条件的GPS城市沉降监测网数据处理方法研究

在城市地面沉降监测方面,为获取mm级垂向形变,仍存在诸如垂向误差削弱、基准选取、系统参数对高程形变影响等多项提高精度和可靠性的技术难题.分析了不同基准模型用于形变监测的作用和特征,推导了系统参数对平差结果的影响公式.通过对西安地区布设的GPS地面沉降和地裂缝监测网进行附加系统参数和附有约束条件的网平差进行计算,比较了不同平差方案的结果,得出了有参考价值的结果.     

区域性CORS系统监测地表形变的可行性

连续运行卫星定位服务系统(简称为CORS)已经在国内外广泛建立,CORS在维护区域大地测量基准和城市测绘工作中得到了非常广泛的应用.但在城市地面沉降监测方面,仍存在基准站的稳定性、测量精度对平面及高程形变影响等问题.这里提出了一套完整的基于CORS系统变形监测网的稳定性分析的方法和流程.采用秩亏自由网平差,以位移向量一...     

GNSS技术在北京东部区域地面沉降监测中的应用

简要介绍了北京东部区域地面沉降监测项目的主要工作,重点阐述了GPS技术在区域地面沉降监测中的应用,包括监测网布测、数据处理和沉降分析,最后总结了应用GPS监测地面沉降变化应注意的问题。     

区域地面沉降监测与分析

以苏南某区域沉降监测成果为依据,分析了该地自然地理、区域地质、水文地质及地下水开采对地面沉降的综合影响,最后对主要由地下水开采引起的地面沉降提出了控制建议。主要结论对类似区域的地面沉降控制有一定指导意义。     

Spatiotemporal evolution of land subsidence around a subway using InSAR time-series and the entropy method

The underground railway network of Beijing City, China, which is an important urban infrastructure, has burgeoned with the expansion of the city. However, the influence of subway construction and operation on local subsidence has received minimal attention. By analyzing the Radarsat-2 synthetic aperture radar satellite data, and using persistent scatterer interferometry, we revealed the land subsidence characteristics along the Beijing Subway Line 6. In the context of land subsidence, the expectation (Ex) reflects the overall level of local land subsidence while the entropy (En) reflects the degree of nonuniformity of local land subsidence in time and space. By comparing the changes in Ex and En, we estimated the spatial range of the influence of the subway on local land subsidence. The influenced area was mainly located between 60 m north of the subway line and 80 m south of the subway line. Land subsidence was most strongly altered during subway construction. During operation of the subway, the deformation rates along the subway increased slightly in the first two years and were then stabilized.     

Sentinel-1A TS-DInSAR京津冀地区沉降监测与分析

近年来,京津冀地区的不均匀地表沉降日趋严重,对公路、铁路等基础设施安全造成严重威胁,已引起国内外广泛关注。合成孔径雷达时序差分干涉TS-DIn SAR(Time Series Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar)作为一种高效的广域形变测量手段,在地面沉降调查监测中已被广泛应用,但如何针对高现势性的影像数据高精准提取大范围区域地表形变是当前深化的热点。本文利用欧洲太空局发布的Sentinel-1A新型数据源,针对TOPS(Terrain Observation by Progressive Scans)模式影像间存在多普勒中心不一致问题,借助外部高精度POD(Precise Orbit Determination)轨道和DSM(Digital Surface Model)数据进行频移滤波迭代配准,并针对Sentinel-1A数据特征集成优化了基于点目标时序分析的大区域地表形变监测方法,以2015年—2016年期间的29景影像为实验数据开展了京津地区沉降监测研究,提取了北京东、廊坊及天津西等地区的沉降结果,并结合区域内典型区域人口密度、产业分布、地表覆盖和线路剖面等信息深入分析了沉降的时空分布特征和成因。结果表明,Sentinel-1A时序干涉结果在大范围地表沉降调查监测上具有可靠的应用精度。     

京津冀地区1992—2014年三阶段地面沉降InSAR监测

京津冀地区是我国地面沉降灾害发育最严重的地区,几乎每年都造成巨大的经济损失。本文提出了改进的时间序列InSAR技术——多主影像相干目标小基线干涉技术（MCTSB-InSAR）,利用4颗卫星摄取的3个时段的时间序列SAR影像：ERS-1/2 SAR（1992—2000年）、ENVISAT ASAR（2003—2010年）、RADARSAT-2（2012—2014年）,获取了京津冀地区1992—2014年间3个时段的地面沉降信息。经与京津两地120个以上水准测量数据进行比较,3个时段的地表监测结果的精度分别为8.7、4.7、5.4mm/a。分析了北京和天津两市22年间地面沉降的时空变化特征,其中北京市地面沉降呈不断加重趋势;天津市地面沉降在1992—2010年间发展迅猛,在2010年以后有所减缓。同时,本文也表明MCTSB-InSAR技术是有效可靠的,在大区域地面沉降监测中具有推广应用价值。     

高速铁路沉降评估中工程沉降和区域沉降的可区分性研究

某高速铁路北京至济南段地处华北平原,沿线经过的大部分地区都存在着不同程度的地面沉降。对穿越不同地面沉降速率区段的高速铁路工程,沉降观测得到的桥墩沉降量是工程沉降与区域沉降的综合体现。由于地面沉降速率在空间上是不均匀的,本文对区分工程沉降和区域沉降进行了研究,并提出了对沉降观测的改进措施。     

干涉雷达时间序列分析方法在地面沉降监测中的应用

地面沉降已经成为全球性问题，传统的大地测量技术在日益严重的大范围地面沉降监测方面越来越显得难以胜任，新兴的 雷达干涉测量技术正好提供了一种大覆盖、高空间和高时间分辨率的地面沉降监测手段。本文以天津地区为实验区，介绍并实现了 利用PS点的InSAR时间序列分析方法，取得了较好的实验结果。     

利用Sentinel-1 SAR数据及SBAS技术的大区域地表形变监测

雷达干涉测量技术为地面沉降高精度快速准确监测提供了新的手段。对于数万平方千米的大范围地面沉降，要求测量手段不仅具备高精度，还要具备大范围同步测量的能力。为解决这一问题，本文提出了利用Sentinel-1数据结合SBAS技术的监测方法，首先对黄河三角洲区域进行形变监测，然后利用CORS数据进行验证，最后对地面沉降的时空分布情况进行分析。该研究证明了采用该方法对大区域形变监测的适用性，为该区域沉降预防和治理提供了重要依据。     

Land subsidence lagging quantification in the main exploration aquifer layers in Beijing plain,China

Land subsidence is rapidly developing across the Beijing Plain, China. Long-term intense overexploitation of groundwater is the main reason for land subsidence in Beijing. In this study, an optimized Small Baseline Subset (SBAS) interferometry method was developed to process 46 RADATSAT-2 images from 2011 to 2015 to investigate the spatial and temporal dynamics of land subsidence in the Beijing Plain. The lag time between land subsidence and groundwater exploitation was first analyzed by the Continuous Wavelet Transform (CWT) and Cross Wavelet Transform (XWT) methods Our study found that the maximum subsidence rate reached 141 mm per year. The analysis of the areas and volumes of the annual subsidence rates indicated that the overall deformation trend slowed down from 2011 to 2015. Our results indicate that the subsidence center is always located in the southeast of Chaoyang District from 2011 to 2015. The lag time between the observed subsidence and the groundwater level drops in the main exploration aquifer layers was 0.57–1.76 months. This information is helpful to reveal the mechanism of land subsidence and build hydrogeological model.     

Temporal and Spatial Evolution of Land Subsidence Induced by Groundwater Exploitation and Construction in the Eastern Chaoyang District,Beijing, China

Human activities have a large impact on land subsidence in great metropolitan areas. In this study, the RADARSAT-2 observation data over a 4-year period (from November 2010 to September 2014) is used to investigate the trends of land subsidence in the eastern Chaoyang District in Beijing, China, and to analyze the impact of human activities on it. The observation results indicate that the temporal and spatial evolutions trend of land subsidence in this area is uneven, with deformation rates ranging from ??116.52 to 7.1 mm/year. There are two large subsidence areas located in the northern part of the study area, and we find that the groundwater exploitation and deformation rates are strongly linearly correlated. The effect of construction on land subsidence has also been investigated. Over time, land subsidence is generally increased in the study area, with an exception at the Longfor Changying Galleria area, which is under construction during the observation period. Based on the time-series analysis of permanent scattered points in the 200 m buffer area, construction activities are observed to cause both land subsidence and upheaval deformation of the surrounding soil. During the construction period, the displacement of the surrounding soil is disturbed. After completion, the initial displacement of surrounding soil is tended to involve the uplift of the surrounding soil, followed by a gradual subsidence with time.     

应用PSInSAR技术分析上海道路网沉降时空特性

城市道路网的持续稳定性监测不仅可以避免重大事故带来的人身财产损失,也有利于经济社会的可持续发展。针对道路网长距离、大跨度的实时监测需求,将永久散射体雷达干涉测量（persistent scatterer synthetic aperture radar interferometry,PSInSAR）技术引入城市道路网的形变监测和预警,处理了上海26景时间序列TerraSAR-X卫星数据,对道路网的沉降进行时空分析。空间上,首先阐述道路网整体的沉降格局,然后探讨局部路段的沉降细节及其驱动力;时间上,分析温度变化对路面沉降时间序列变化的影响,并对实验结果进行精度验证。结果表明,上海道路网沉降主要分布在浦东区,与路网密度相关,新区城市化发展建设已成为道路网主要的沉降原因;沥青路面的沉降时间序列与温度变化存在时间相关性,沉降结果与水准数据基本一致。