基于SBAS-InSAR和改进BP神经网络的城市地面沉降预测

针对现有城市地面沉降预测方法过度依赖沉降数据、模型单一等问题,以云南省昆明市主城区为研究对象,从多时序多因子角度提出一种改进BP神经网络在城市地面沉降中的预测方法。首先,利用SBAS-InSAR技术获取主城区地面沉降监测值,然后通过SPSSAU软件中的灰色关联分析和因子分析选取主城区地面沉降的影响因子,并将其与获取的沉降监测值从多因子多时序角度构建GA-BP和PSO-BP预测模型,最后,得出最优的预测模型并进行预测性能验证。实验结果表明：利用SBAS-InSAR能有效监测城市地面沉降;GA-BP算法相比PSO-BP算法在城市地面沉降预测中性能更好、精度更高;该方法可对长时间、大范围城市地面沉降预测和对某一沉降点多期沉降趋势进行预测。该方法可作为城市地面沉降预测的有效手段,为政府部门决策提供了一种高效快速的方法。     

北京市地面沉降自动化监测系统软件设计

地面沉降是一种连续的、缓变的、累积的城市地质灾害,随着城市建设的飞速发展,地面沉降危害日益显著①,地面沉降监测网络建设就是控制地面沉降的一项基础性工作。为此,北京市建设了地面沉降监测网站预警预报系统。本文主要介绍该系统的软件设计。     

D-InSAR技术在地面沉降监测中的应用

重复轨道差分干涉测量(D-InSAR)技术在监测地表形变方面得到了深入的研究和广泛的应用。本研究将时间序列分析方法引入到差分干涉测量技术中,并和永久散射体技术相结合,提出一种基于PS点的差分干涉时间序列分析方法。该方法以干涉图上两个较近PS点的相位差为研究对象,能够消除大气相位延迟对差分干涉处理的影响。并将该方法应用在天津地面沉降监测实验中,获得了天津地区地面沉降数据和沉降分布图,取得了比较满意的结果。     

苏锡常地区地面沉降地质结构三维可视化模型虚拟现实系统研究

从苏锡常地区地面沉降研究实际需要出发,介绍了利用虚拟现实技术构建地面沉降地质结构三维可视化模型虚拟现实系统的设计思路、开发模式、实现方法和功能特点。该系统真实表达了研究区三维地层结构特征,逼真再现了地面沉降模型所预测的地下水流场、地面沉降发展变化过程,并虚拟表现出地面沉降可能造成的后果,为苏锡常地区地面沉降机理及预测研究提供了一个全新的三维可视化平台。     

长江三角洲地区地面沉降监测

该文是由中国地质调查局部署,江浙沪地调院开展的“长江三角洲(长江以南)地区环境地质综合研究”项目之子课题——地面沉降监测网络规划方案研究之初步成果的介绍,着重介绍该地区地面沉降现状、地面沉降监测的技术方法和分布,并对今后监测工作做了一定的思考。     

GPS测量技术在锡山市地面沉降研究中的应用

通常研究认为, 苏锡常地区超量开采地下水是产生地面沉降最主要的因素之一。锡山市地下水开采十分强烈, 其地面沉降灾害也最为严重。为了有效地分析研究地面沉降的发生发展过程, 必须获取一定时间间隔内的地面沉降实测值, 全球定位系统 (GPS)就是一种既经济又高效的测量手段。本文在简要介绍了锡山市地质、水文地质及地下水开发利用情况的基础上, 重点阐述了运用GPS测量技术对锡山市地面沉降进行首次实测的情况, 并对其测量结果进行了系统分析, 最后对锡山市地面沉降的发展历史和现状进行了初步讨论。     

地面沉降钻孔全断面分布式光纤监测技术

本文介绍了一种钻孔全断面分布式光纤监测技术,可以获得地面沉降过程中多场多参量数据,实现钻孔全断面的精细化监测。阐述了钻孔全断面分布式光纤监测技术的概念,并重点介绍了该技术涉及的传感光缆和传感器选择、钻孔回填材料、光缆-土的耦合性评价和光缆及传感器植入方法等关键技术。在此基础上,构建了钻孔全断面光纤监测系统。最后,结合苏州盛泽地面沉降光纤监测案例,介绍了钻孔全断面光纤监测过程和技术特点。     

基于弱光栅技术的地面沉降自动化监测系统

光纤监测技术具有分布式、精度高等特点,在地面沉降监测中具有独特优势。但受限于监测成本较高与监测环境复杂,目前地面沉降光纤监测多通过人工采集数据,限制了在特殊环境变化情况下地面沉降的实时信息获取。文章在地面沉降钻孔全断面光纤监测技术的基础上,设计并建立了基于弱光栅技术的地面沉降自动化监测系统。该监测系统利用弱反射光栅、时分复用、物联网和数据库等技术,通过4G无线通信手段实现了地面沉降在线自动化监测和远程数据实时采集,并通过客户端系统软件实现数据的存储、查询和分析。将其应用到衡水地区地面沉降监测中,结果表明:钻孔内土层压缩变形主要发生在以黏性土为主的隔水层（Ad2、Ad3、Ad4）;受季节性地下水开采的影响,钻孔100～400 m深度范围内砂土含水层存在波动变化,在监测期内,冬季略回弹,随后春季地下水开采量增大,地下水位下降,土层呈现压缩趋势。监测结果验证了该系统的可行性与准确性,使得整个地面沉降监测流程趋于自动化、规范化和低成本化,具有广泛的应用前景。     

西安市地下水与地面沉降地裂缝耦合关系及风险防控技术

西安市地面沉降地裂缝发育,世界罕见,一直是该领域研究的热点地区。近年来又出现新的发展趋势,严重制约城市发展和威胁地铁等重大工程安全运营。笔者依据254个地下水动态监测资料,总结了西安地下水资源开发历史与地下水头动态变化规律,耦合分析了地面沉降地裂缝与地下水位下降之间的关系,提出了基于地下水头管理的地面沉降地裂缝风险防控技术。结果显示:西安市地面沉降地裂缝是多种因素综合作用的结果,其发生和发展过程及其严重程度均与地下水头下降密不可分,并受黏性土层厚度的影响;空间上地下水头降落漏斗中心与地面沉降中心基本吻合,时间上地面沉降发育时间滞后地下水头降落2-3年,沉降速率是地下水头每下降1m的累计最大地面沉降量50mm;地下水头回升会引起短时和少量地面回弹量,并能够缓解或遏制地面沉降。挖掘历史地下水头与地面沉降地裂缝监测数据,建立了基于地下水头的地面沉降地裂缝预警阈值和风险防控技术。     

新建鲁南高铁菏曲段地面沉降易发性分区及防控措施研究

新建鲁南高铁菏曲段评估范围内存在济宁城区和菏泽城区附近两处明显的地面沉降区,开展该区域地面沉降研究,采取有效地防控措施,对指导铁路工程施工及运营保障具有十分重要的意义。采用模糊层次分析方法,根据地面沉降危险性评价指标体系,基于粘性土层累积厚度、地面沉降速率、地下水开采量三个评价指标对地面沉降影响因素进行分析,并利用MAPGIS技术划分地面沉降易发性分区,结果可知:鲁南高铁菏曲段评估范围可划分为地面沉降高易发区、地面沉降中易发区、地面沉降低易发区和地面沉降不易发区四个区间。地面沉降高易发区主要分布在郓城县唐庙镇至菏泽东城区一带,沉降速率较大,过量开采地下水易引发地面沉降。应结合划分结果有针对性的制定分区防控措施,为规避地质灾害和保障铁路建设及运营安全提供科学依据。     

北京地区基于不同地面沉降阈值的地下水位控制分析

城市地面沉降是对城市规划建设、经济发展和人民生活构成威胁的地质灾害。为了探究地下水位与地面沉降的关系,本文对北京顺义地区天竺地面沉降监测站多年分层地面沉降及对应含水层组地下水位监测数据进行统计分析,建立了该地区基于累计沉降量与含水层组水位标高、水位变幅及水位波动的多元回归模型,并对所建立的回归方程进行了检验,研究分层地面沉降与地下水位变化的定量关系,并结合《全国地面沉降防治规划(2011—2020)》中北京市的控沉目标,设置该地区不同地面沉降速率控制阈值,计算得到各层位达到控制阈值时所对应的地下水位,为下一步合理调整地下水开采层位,开展地面沉降防控工作提供科学依据。     

INSAR技术在北京来广营地区地面沉降监测中的应用

北京市平原地区地面沉降危害日益显著,合成孔径雷达干涉测量（InSAR）具有快速、高精度、周期短等优势,可为城市地面沉降监测提供有效的技术手段。本文选用ENVISAT-1卫星SAR数据监测研究2004-2005年北京来广营地区地面沉降,利用InSAR差分技术得到该地区地面沉降监测结果。     

基于BOFDA的砂—黏土互层垂向变形物理模型试验研究

地面沉降作为一种常见地质灾害对城市发展造成巨大威胁,有效监测土层的垂向变形过程是地面沉降防治的一项重 要工作。文章采用布里渊光频域分析（BOFDA） 技术,利用室内地面沉降模型,对砂-黏土互层土体在排灌水循环中的垂 向变形进行分布式监测,并结合固结压缩试验对土体的垂向变形进行分析。结果表明：黏土层为地面沉降的主要变形层; 在排灌水循环中,土体也会经历压缩-回弹的循环。此外,BOFDA分布式监测技术可以有效地捕捉砂-黏土互层土体在排 灌水状态下的垂向变形情况,实现对地面沉降发育过程中土体垂向变形的实时监测。研究结果可为实现地面沉降的有效防 治措施提供一定的参考依据。     

黄土灌溉区域地面沉降InSAR监测结果分析

合成孔径雷达是近年发展起来的一种空间对地观测技术,目前已被广泛应用于获取地表信息及地表形变。地面沉降形变缓慢且影响范围大,已成为国内外城市主要地质灾害。研究区域位于泾河南岸下游,距陕西省西安市约50km。通过选取覆盖泾阳南塬黄土灌溉区的11景X波段Terra SAR数据,采用短基线集技术(SBAS-InSAR技术)进行地面沉降监测。结果表明泾阳南塬灌溉区具有两个地面沉降区域,其在121天内沿剖线累计形变分别达到了6.4cm和2.7cm。经对地面沉降区域相关的水井分布情况的实地调查,分析了形变中心形变速率和附近水井地下水水位高程资料,发现地面沉降由灌溉引起合成孔径雷达是近年发展起来的一种空间对地观测技术,目前已被广泛应用于获取地表信息及地表形变。地面沉降形变缓慢且影响范围大,已成为国内外城市主要地质灾害。研究区域位于泾河南岸下游,距陕西省西安市约50km。通过选取覆盖泾阳南塬黄土灌溉区的11景X波段Terra SAR数据,采用短基线集技术(SBAS-InSAR技术)进行地面沉降监测。结果表明泾阳南塬灌溉区具有两个地面沉降区域,其在121天内沿剖线累计形变分别达到了6.4cm和2.7cm。经对地面沉降区域相关的水井分布情况的实地调查,分析了形变中心形变速率和附近水井地下水水位高程资料,发现地面沉降由灌溉引起。     

地面沉降监测一孔多用标技术关键与应用实效

在系统总结地面沉降监测设施结构设计、施工工艺及应用成果基础上,设计开发了基岩标兼地下水监测井和分层标兼地下水监测井的一孔多用标技术,并在上海两座地面沉降监测站中得到成功应用.论述了一孔多用标的设计原理、施工技术和应用效果,总结了一孔多用标的技术优势和推广价值,以助于地面沉降监测技术进步与防治工作深化.     

徐州大屯中心区地面沉降机理分析与危险性评价

地面沉降已经成为世界主要的环境地质灾害,过量抽取地下水是地面沉降主要的诱发因素.徐州大屯中心区从1976年开始观测地面沉降,1988年建立了地面沉降观测系统,观测数据显示2006年累积沉降量达到873mm.本文以该地区20多年的地下水位观测、地面沉降观测资料为基础,在地理信息系统软件ArcGIS支持下,分析了该地区地面沉降发展演化及沉降机理,并根据累积沉降量进行了危险性评价.     

德州市地面沉降现状及防治对策

1 德州市地面沉降的现状及危害 地面沉降是地面在定时期内不断降低的环境地质现象,地面沉降有自然的地面沉降与人为的地面沉降。地面沉降是一种严重的地质灾害,它直接影响城市建设、工农业生产和人民生活。     

灰色系统理论在地面沉降预测中的应用

本文以厦门石湖山软土地基沉降预测为例,用灰色系统理论的方法,对现场观测数据进行了计算机模拟,建立该地基地面沉降的GM(1,1)预测模型,并用该理论提供的检验方法,对该模型进行了检验和可信度分析,证明用此法预测的地面沉降精度很高。同时,还运用传统的方法,建立了三种预测模型,对比和验证了GM(1,1)模型的精度,结果是GM(1,1)模型的精度最高。为地面沉降的预测找到了一种切实可行的方法。     

基于BOFDA的砂—黏土互层垂向变形物理模型试验研究

地面沉降作为一种常见地质灾害对城市发展造成巨大威胁，有效监测土层的垂向变形过程是地面沉降防治的一项重 要工作。文章采用布里渊光频域分析（BOFDA） 技术，利用室内地面沉降模型，对砂—黏土互层土体在排灌水循环中的垂 向变形进行分布式监测，并结合固结压缩试验对土体的垂向变形进行分析。结果表明：黏土层为地面沉降的主要变形层； 在排灌水循环中，土体也会经历压缩—回弹的循环。此外，BOFDA分布式监测技术可以有效地捕捉砂—黏土互层土体在排 灌水状态下的垂向变形情况，实现对地面沉降发育过程中土体垂向变形的实时监测。研究结果可为实现地面沉降的有效防 治措施提供一定的参考依据。     

天津中心城区基坑降水对地面沉降的影响范围研究

依托天津地区5个典型工程案例,对基坑降水引起的地面沉降规律进行了基本分析。由于基坑降水引起地面沉降的范围较远,往往能达到墙后5~10倍基坑开挖深度的距离,而实际基坑工程坑外沉降的测点往往布置在墙后1~4倍基坑开挖深度的距离,因此难以全面的获得不同类型基坑(如基坑深度不一)降水对地面沉降的影响范围。本文利用有限差分软件Modflow建立三维地下水渗流模型,并利用文化中心站的工程实测数据对该模型进行验证,最后利用该模型研究不同开挖深度的基坑(5~25m)降水对地面沉降的影响范围,并探讨5种不同止水帷幕截断方式的工况下坑内降水后坑外水位及地面沉降随时间发展关系。