基于时序InSAR的九龙江河口地区地面沉降时空演变规律及成因分析

为探明九龙江河口地区地面沉降情况,本研究采用小基线集合成孔径雷达干涉测量（small baseline subset interferometric synthetic aperture radar, SBAS InSAR）和永久散射体合成孔径雷达干涉测量（persistent scatterer interferometric synthetic aperture rader, PS InSAR）技术获取了2017年1月至2022年3月地面沉降的时空分布信息和演变规律,并结合实地调查数据和水文地质调查监测资料对地面沉降成因进行了系统分析。研究结果表明：SBAS InSAR和PS InSAR两种方法均发现在研究期间九龙河口地区地面整体呈现出沉降趋势,SBAS InSAR监测结果发现研究区沉降速率为6.2 mm/a;研究期间该区域的沉降中心持续扩大且沉降量呈增加趋势,最大累积沉降量达到250 mm以上,主要分布在浮宫镇中南部地区、海澄镇、东园镇中南部地区、角美镇和榜山镇东南部地区;该区域由于大量抽取地下水用于养殖,地下水位下降,引起淤泥层发生固结排水、压密,从而导致地面沉降。     

PS-InSAR与DS-InSAR监测城市地面沉降的精度检验与分析

为检验PS-InSAR和DS-InSAR监测技术的可靠性,利用覆盖上虞区的23景Sentinel-1影像,分别采用PS-InSAR和DS-InSAR技术进行数据处理,获得了两组上虞区的地表沉降信息,并用上虞区的二等水准监测数据进行精度检验与分析。研究结果表明,二等水准测量与PS-InSAR和DS-InSAR结果的互差主要分布在-5~+5mm/年范围内,说明PS-InSAR和DS-InSAR监测地面沉降结果可靠。     

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。     

珠江口近30 年海底表层沉积物粒度分布及其环境变化

根据1975年及2003~2004年夏季在珠江口水域的表层粒度资料,研究了珠江口区域表层沉积物的分布特征,发现其平均粒径、分选性与偏度整体分布趋势相同,在北部口门存在着区域差异。结合历史文献资料对过去30年珠江口的沉积环境变化进行了探讨,结果表明珠江口表层粒度特征分布主要受水动力环境控制,区域的分布差异与人类活动的影响关系密切。该研究可以为海岸带综合管理提供科学依据。     

广州市地面沉降危险性评价

地面沉降是珠江三角洲主要城市地质灾害之一,广州市尤为严重。在GIS技术和基础地理信息数据库的支持下,采用模糊数学层次分析法(AHP)和相应的指标体系对广州市地面沉降危险性进行了评价。广州市主城区地面沉降危险性可分为5个等级,极不稳定级主要分布在珠江沿岸和珠江环绕地区;不稳定级主要分布在北部和东北部部分地段;次不稳定级主要分布在西北角和西南角;基本稳定级分布零散,东部、西部均有所见;稳定级分布在北部和东部的外围地带。     

苏州无锡常州城市群地表沉降监测

InSAR技术作为一种遥感技术,具有大范围、高精度监测的优点,可以应用于大范围的城市群地表沉降灾害监测。但目前对于苏州无锡常州城市群的监测研究相对较少。以苏州、无锡、常州城市群为例,使用两个轨道共104景哨兵数据,以一种改进的PS-InSAR技术获取了2019年这3个地区的地表沉降结果。结果表明:苏州和常州的沉降面积和量级都较大,最大累积沉降量均超过60mm,无锡地表沉降相对较小;沉降主要发生在沿湖沿江的农业种植区域,产生的原因可能与农业灌溉有关。最后将获取的时序InSAR结果与该地区的水准数据进行比较分析,两种数据具有良好的一致性,以水准数据为参考,InSAR数据的监测精度达到3.0mm/年,表明了InSAR形变监测的高精度和可靠性。     

珠江口沿岸极值增水的空间分布

利用FVCOM模式建立了珠江口区域的天文潮和风暴潮数值模型,采用调和分析方法得到该区域K_1、O_1、M_2、S_24个主要分潮的等振幅线和等迟角线的分布特征,并选取典型台风对影响珠江口附近海域的台风暴潮过程进行了模拟计算,验证了模型的准确性,并基于该模型模拟了1993—2013年影响珠江口附近海域的共48场台风过程;利用Gumbel分布,计算了百年一遇的风暴潮极值增水,珠江口门外西侧的极值增水大于东侧,其中该区域百年一遇风暴增水的最大值出现在赤溪镇和三灶镇中间的海域为3.19 m,可为珠江口沿岸地区的风暴潮防护和海岸工程设计提供参考。     

珠江口海域污染及其防冶对策

珠江口海域及其邻近的三角洲地区在我国的社会、经济发展中占有重要的战略地位,但经济的高速发展严重影响了海洋环境质量,陆源污染物逐年增加,海洋环境污染问题越来越严重,珠江口海域已成为我国近岸污染严重的海域之一,污染正在成为制约该地区经济发展的负面因素.为有效开展珠江口海区综合整治,实现珠江三角洲区域经济的可持续发展,文章从珠江口海域的实际情况出发,就如何解决向海洋排污和防止海域污染的问题、该海域目前和将来可能出现的主要环境问题以及珠江口海域环境污染的防治对策和措施等进行了深入研究和探讨.     

珠江口海域污染及其防治对策

珠江口海域及其邻近的三角洲地区在我国的社会、经济发展中占有重要的战略地位，但经济的高速发展严重影响了海洋环境质量，陆源污染物逐年增加，海洋环境污染问题越来越严重，珠江口海域已成为我国近岸污染严重的海域之一，污染正在成为制约该地区经济发展的负面因素。为有效开展珠江口海区综合整治，实现珠江三角洲区域经济的可持续发展，文章从珠江口海域的实际情况出发，就如何解决向海洋排污和防止海域污染的问题、该海域目前和将来可能出现的主要环境问题以及珠江口海域环境污染的防治对策和措施等进行了深入研究和探讨。     

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北大核心CSCD

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。     

杭州湾沿海地区地面沉降时序InSAR监测与分析

Time-series InSAR analysis(e.g., permanent scatterers(PSInSAR)) has been proven as an effective technology in monitoring ground deformation over urban areas. However, it is a big challenge to apply this technology in coastal regions due to the lack of man-made targets. An distributed scatterers interferometric synthetic aperture radar(DSInSAR) is developed to solve the problem of insufficient samples and low reliability in monitoring coastal lowland subsidence, by applying a spatially adaptive filter and an eigendecomposition algorithm to estimating the optimal phase of statistically homogeneous distributed scatterers(DSs). Twenty-four scenes of COSMO-Sky Med images acquired between 2013 and 2015 are used to retrieve the land subsidence over the Shangyu District on south coast of the Hangzhou Bay, Zhejiang Province, China. The spatial pattern of the land subsidence obtained by the PS-InSAR and the DSInSAR coincides with each other, but the density of the DSs is three point five times higher than the permanent scatterers(PSs). Validated by precise levelling data over the same period, the DSInSAR method achieves an accuracy of ±5.0 mm/a which is superior to the PS-InSAR with±5.5 mm/a. The land subsidence in the Shangyu District is mainly distributed in the urban areas, industrial towns and land reclamation zones, with a maximum subsidence rate –30.2 mm/a. The analysis of geological data, field investigation and historical reclamation data indicates that human activities and natural compaction of reclamation material are major causes of the detected land subsidence. The results demonstrate that the DSInSAR method has a great potential in monitoring the coastal lowland subsidence and can be used to further investigate subsidence-related environmental issues in coastal regions.     

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。     

Spatial and temporal variations in subsidence due to the natural consolidation and compaction of sediment in the yellow river delta,china

ABSTRACT

The Yellow River Delta, which is the second-largest delta in China, has experienced varying degrees of land subsidence since the late 1970s. Although recent studies have identified the natural consolidation and compaction of sediment among the most important contributors to geologic processes, their processes have rarely been quantified. We estimated the sediment compaction over different time ranges to determine the temporal evolution of subsidence parameters (i.e., cumulative compaction). Estimates of primary consolidation, secondary consolidation, and the degree of consolidation in 152 boreholes revealed the spatial–temporal characteristics of sediment compaction and consolidation using geotechnical parameters collected from 152 boreholes, soil mechanics equations and the Kriging interplolation method. In addition, these estimates were partially constrained and cross-validated using the interferometric synthetic aperture radar (InSAR) results from early 2007 to late 2010 which were provided in a previous study. By performing a comparison analysis between theoretical evaluations of compaction for borehole data and InSAR observations, we were able to quantify subsidence due to sediment compaction. The comparison results suggest that the theoretical solutions agreed well with the measurements recorded by the well-validated, advanced InSAR method and that the deviations between the InSAR technique and geotechnical evaluations ranged from ?22 to 3?mm. The results reveal that the land subsidence of the chosen borehole sites during the investigative period was dominated by the primary consolidation and compaction of sediment. The underprediction of subsidence may be explained by fluid withdrawal, oil exploitation and engineering construction. To speculate, more geological disasters may occur if the current subsidence condition extends into the future.     

中国沿海验潮站及其邻近地区陆地垂直运动分析

利用中国沿岸验潮站GNSS和邻近地区陆态网络GNSS基准站观测数据,结合卫星高度计和验潮站海平面观测数据分析了中国沿海验潮站及其邻近地区陆地垂直运动特征。中国沿海海平面观测以及验潮站和陆态网GNSS基准站观测结果显示,中国沿海省区市及沿海验潮站陆地垂直运动总体表现为：辽宁至江苏沿海上升、上海至福建泉州沿海沉降、福建厦门至广西沿海升降交替的格局,局部滨海平原地区如华北平原天津南部、河北平原的沧县则表现出显著的沉降特征。验潮站陆地的抬升与沉降是沿海相对海平面变化的重要组成部分,准确掌握验潮站及其邻近区域的陆地垂直运动特征,可为沿海相对海平面变化分析、海平面变化影响评估以及未来海平面上升预测提供依据。     

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。     

布容法则及其在中国海岸上的应用

布容（Ｂｒｕｕｎ）法则是预测海平面上升引起海岸侵蚀最早的方法也是最简单的方法。根据中国砂质和淤泥质海岸的情况,布容法则可定性地解释海平面上升与海岸侵蚀的关系,在满足它要求条件的海岸地段和发育时期,用它预测海岸侵蚀或许是可能的。但是,若不严格审查海岸环境和条件,把它作为海平面上升情况预测海岸侵蚀的普遍模式,有待更多的研究加以证明。     

我国沿岸某些人为地质灾害的预测

沿岸某些人为地质灾害与沉积层的性质有关。我国沿岸沉积层的特征和分布依赖于河流输沙。注入构造沉降带的多为大河,其输沙量占入海河流输沙量的90％以上,且颗粒较细,形成厚层第四纪泥质沉积层。注入隆起带的河流其输沙量少于10％,且以沙砾为主,形成沙砾层。依据我国沿岸沉积层的分布格局,可以预测某些人为地质灾害。     

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。     

海南岛1605年历史地震的海岸沉积记录

海南岛铺前港湾地区1605年发生了华南历史记录的最强烈的地震,地震强度为M7.5,地震造成陆地沉陷成海。根据野外海岸地貌调查和海岸钻孔沉积物岩性特征与粒度、元素比值分析结果,对历史地震的海岸沉积记录进行了初步的研究,4个钻孔位于铺前港湾西岸博度村附近的小型古海湾,昌德、演丰附近的野菠萝岛和道学附近的红树林区潮间带,钻孔沉积记录显示铺前港湾内湾沉陷幅度为2 m,存在明显的差异性,东寨港道学和野菠萝岛附近的钻孔岩心下部为泥状红土,属于成土的风化壳顶部,根据曲口半岛下山村附近的海岸调查,强海洋动力事件形成了高出现代高潮位3.0 m的高位海岸混杂沉积体,可能与1605年地震下沉引发的类似海啸的沉积事件相关。     

Interaction between Climate Changes, Eustacy and Land Subsidence in the North Adriatic Region, Italy

Abstract. The North Adriatic coastal area has experienced a serious relative sea level rise whose main component is land subsidence. Geological regional subsidence is ascribable to compaction and to deformation of substratum. Anthropogenic subsidence, which is due to ground fluid removal, has been severe in the second half of the 19th century, reaching values in meters. It is without doubt the main factor responsible for the instability of the entire coastal ecosystem. Widespread retreat of shoreline, seawater invasion, decay of vegetation, changes in the habitat of the flora and fauna have occurred. Sea level rise alone is linked to climate changes, which exhibit fluctuations of the order of a few hundred years; here, cold-wet periods alternated with warm-dry periods and, within them, shorter cold-wet and hot-dry cycles lasting for decades also alternated.