基于SBAS-InSAR技术的豫北平原地面沉降监测

豫北平原是河南省平原地区地面沉降灾害较严重地区之一,快速全面掌握豫北平原地面沉降信息、有效防控地面沉降的持续快速发展对中原城市群建设至关重要。本文借助中高分辨率RADARSAT-2雷达数据,基于SBAS-InSAR技术获取了豫北平原2014-2016年的地面沉降监测数据。监测结果表明：两年内豫北平原地面整体下沉,区内共圈定8个较明显的沉降区,总面积约3 006 km²,各沉降区沉降速率在25.00~114.85 mm/a之间;其中,除安阳县白壁镇-内黄县沉降区和辉县沉降区最大沉降速率分别达到95.36和114.85 mm/a之外,其余6个沉降区最大沉降速率均小于73.58 mm/a。根据沉降区现场实地调查和综合分析发现,豫北平原地面沉降主要是活动断裂、松软岩土、地下水超采、城市建设活动、石油和地热资源开采等共同作用的结果。建议将豫北平原地面沉降的防控重点放在人类活动引起的地下水超采和城市建设引发的松软岩土层超量堆载等方面。     

基于SBAS-InSAR技术的盘锦地区地面沉降监测

近几年,盘锦地区的地面沉降问题开始受到人们的关注。为了掌握盘锦地区地面沉降现状,包括沉降中心位置、沉降区面积、沉降量、沉降速率等,选取2013-2016年覆盖研究区的19景C波段Radarsat-2 SAR数据,采用SBAS-InSAR技术提取了盘锦地区地面沉降速率和累积沉降量。结果表明,研究区内存在两个沉降区:曙四联沉降区,面积约为43.6 km2,最大沉降速率为-151.49 mm·a-1;龙王村沉降区,面积约为33.28 km2,最大沉降速率为-119.55 mm·a-1。通过地表形变量时序分析,发现两个沉降区的范围随着时间不断扩大,累积沉降量不断增大。与水准监测数据进行对比后发现,两种监测方法得到的沉降区范围和沉降量大体一致,但两者间仍有差别。对研究区内油田井场分布和地下水水位降落漏斗特征与沉降区分布进行了对比分析,研究表明地面沉降与地下水开采、油气资源开采、新构造运动等多种因素具有密切关系。研究结果将为地质环境的管理、地面沉降灾害的防治及资源开发利用规划提供基础依据。     

基于SBAS技术的南京市地面沉降监测研究

利用覆盖南京市2007—2011年共17景ALOS PALSAR影像,通过短基线方法（SBAS）对研究区进行地面沉降监测,获取了时间形变特征、累积沉降量和年平均沉降速率,研究区平均沉降速率最大达-49.3 mm/a。在此基础上,通过搜集的南京市9个CORS点数据对SBAS结果进行验证,两者结果吻合度高,最大与最小偏差分别为4.4 mm/a和-4.6 mm/a,证明利用短基线方法在南京这种以平原地貌为主的地区进行地面沉降监测是可行的。     

运城市地面沉降SBAS-InSAR监测和敏感性GIS分析

以地裂缝分布密集的运城市典型地面沉降区为研究区,采用小基线SBAS-DInSAR算法,利用覆盖该区域的8幅ASAR影像进行干涉处理,获得该区域地面沉降信息,初步揭示了研究区地面沉降的空间分布特征。在此基础上,搜集利用研究区地质资料,结合GIS空间分析方法,分析了断层、地裂缝等构造因素与地面沉降的关系,建立了研究区地面沉降灾害敏感性分区图,对该区域地面沉降地裂缝灾害的防治工作具有指导作用。     

时间序列InSAR技术在矿区地表形变监测中的应用

针对露天矿区与城区地表相干性不一的特征,提出一种改进的时序InSAR(合成孔径雷达干涉测量)技术对霍林河矿区及周围城区地表进行形变监测。首先,通过增加时间采样密度控制相干性来筛选矿区周边具备一定相干点密度的干涉数据;其次,采用经过参数优化的分布式散射点选取方法选取分布式目标并使用传统方法提取永久散射体;最后,将分布式目标与永久散射体目标混合构建Delaunay三角网进行两次回归分析得到研究区域地表形变速率。实验结果显示,霍林河矿区边坡最大形变速率达到?630 mm/a,矿区周边道路地面最大沉降速率达到71 mm/a,霍林郭勒市地表沉降速率最大达到15 mm/a,与同期GPS监测结果进行对比,证明改进的时序InSAR技术方法适用性良好,对矿业城市地表形变监测提出了一种新的InSAR监测方法。     

基于高分辨率SAR数据的地面沉降监测——以印度尼西亚雅加达为例

地面沉降是中国乃至世界许多地区面临的严重环境地质问题,合成孔雷达干涉测量(In SAR)技术是地面沉降监测的主要手段。雅加达与中国上海、广州等城市在环境上具有相似性,也是21世纪海上丝绸之路的重要节点城市。以雅加达为例研究地面沉降监测方法技术,既为中国沿海城市的地面沉降防治提供借鉴,又为"一带一路"战略提供有用数据。基于2010年6月—2011年3月期间获取的12景3m空间分辨率的Terra SAR-X数据,围绕小基线子集(SBAS)和两轨法开展了研究。SBAS获取的平均沉降速率图显示,在雅加达西北部、东部及靠近东雅加达的勿加泗市北侧有5个明显的沉降中心,最大沉降速率可达9cm/a。对两轨法差分干涉图序列的分析发现,勿加泗市北侧沉降中心2010年12月—2011年1月期间44天的沉降量达到6cm,具有显著的非线性形变特征。研究表明,采用高分辨率SAR数据,合理应用In SAR技术,能够为雅加达及其类似城市的地面沉降防控提供支持。     

基于SBAS-InSAR的安徽省宿州市埇桥区2019—2022年地面沉降监测及影响因素分析研究

随着宿州市城市化进程不断推进,人类工程活动日趋频繁,地面沉降现象愈发显著。为探索沉降变化规律及其主导因素,本文以宿州市埇桥区为例,基于119景Sentinel-1A数据,利用SBAS-InSAR技术获取2019—2022年历年地面沉降的时空分布特征,并对埇桥区各沉降区的主要影响因素进行分析：(1)埇桥区各年平均地面形变速率为-2～4 mm/a,沉降主要分布在西二铺镇、宿州市经济开发区和南部各矿区;(2)城西水源地地面沉降速率为20～40 mm/a,沉降主要受地下水超量开采导致,经济开发区地面沉降速率为10～20 mm/a,沉降主要受人类工程活动影响;(3)埇桥区南部各矿区地面沉降主要受地下煤层开采影响,多年最大沉降速率为30～70 mm/a,芦岭煤矿沉降现象最为严重,多年最大沉降速率达68.1mm/a。研究结果可为埇桥区地面沉降的监测、预警和防治提供理论依据。     

集成DInSAR与SBAS InSAR的淮南丁集煤矿地面沉降监测

矿区地面沉降具有“快速”位移和高度非线性的特点,常用的DInSAR和SBASInSAR均无法获得连续高精度的地面沉降监测结果。本文基于覆盖淮南丁集煤矿的17景Sentinel-1 SAR影像分别进行累积DInSAR和SBAS InSAR处理,利用Kriging插值对两种差分干涉技术得到的结果进行集成,获取2020年10月17日~2021年4月17日期间的矿区地面沉降信息,并对监测结果进行评估和分析。研究结果表明：丁集煤矿开采沉降现象严重,监测时段内丁集煤矿共有4个沉降漏斗,DInSAR和SBAS InSAR监测到的沉降位置、范围和变化趋势基本吻合,但两者所得的沉降量差异较大。而基于Kriging插值的DInSAR和SBAS InSAR集成结果,在沉降漏斗边缘区域很好地保持了SBAS InSAR的监测精度,并且有效地解决了SBAS InSAR在沉降漏斗区无法获取高相干像元产生空洞的问题,得到了连续高精度的矿区地面沉降结果,为矿区沉降监测提供了有效途径。

     

SBAS-InSAR和PS-InSAR技术在鲁西南某线性工程沿线地面沉降成因分析中的应用

地面沉降问题严重影响着鲁西南经济发展区交通工程建设。文中选择某线性工程两侧5 km范围作为研究区,文章收集RadarSAT-2(2017—2020年)、Sentinel-1A(2019—2020年)存档数据和沿线区域地质、水文地质、矿产开发资料,采用时序InSAR分析的方法,对研究区沿线地面沉降分布特征及规律进行综合分析。研究结果表明：研究区主要地面沉降诱因是煤矿采空区塌陷和地下水超量开采,前者以矿区工作面为中心形成沉降漏斗,沉降速率变化和沉降中心移动与煤矿作业工作面挖掘进度和转移密切相关;后者沉降分布规律与地下水开采使用点相关,形成与地下水开采使用范围相近的沉降带。研究区在2017—2020年内持续发生沉降,最大年均沉降速率为136.5 mm/a,单年累计最大沉降量为220 mm。经同期CPI水准点观测结果校核,InSAR数据处理成果平均误差小于1 cm/a,相关系数到达70%以上。本文采用的分析方法能及时准确反映出线路方案穿行研究区内各处地面沉降变化,为线路方案规划和地质灾害整治提供有效合理参考。     

PS-InSAR技术在安徽省阜南县地面沉降监测中的应用

本文以阜南县为研究区域,选取2017—2022年88景Sentinel-1A影像数据,利用PS-InSAR技术对阜南县地面沉降分布情况进行研究和分析。结果表明：研究区近5年累计沉降量为0～60 mm,平均沉降速率为0～14 mm/a,其中西南部的方集镇至洪河桥镇、地城镇之间以及东南部的中岗镇至曹集镇区域地面沉降显著,最大累计沉降量为60 mm,平均沉降速率大于10 mm/a,地面沉降发育程度为中等发育。西南部的沉降区形状明显向西南方向延伸,主要是受到西南侧淮滨县地下水开采的影响;东南部的沉降区形状呈闭合的椭圆形,是由区内地下水超采所致。     

InSAR技术在监测煤矿区地面沉降中的应用

在安徽北部由于开采煤矿造成多处不同程度的地面沉降,利用卫星合成孔径雷达干涉（In—SAK）技术监测这些地面沉降的分布范围及幅度等信息,并分析其发展趋势是非常有必要的。     

基于InSAR技术的大同市云冈矿区地面沉降监测

大同市煤炭资源丰富,但煤矿开采活动造成的地面沉降等地质环境问题一定程度上制约着矿区发展。为监测大同市云冈矿区的地面沉降特征,基于哨兵-1A卫星数据,文章使用星载合成孔径雷达差分干涉测量技术(Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar,D-InSAR)技术处理2020年6—7月的2景影像,初步获取矿区沉降区域特征,监测区最大沉降量达4.6 cm/36 d;采用小基线集差分干涉技术(Small Baseline Subset InSAR,SBAS-InSAR)处理2019年1月—2020年12月的24景影像,得到监测区部分沉陷区域的长时间序列形变量,该形变量与2020年1月—2020年9月的同地区25景影像数据永久散射体合成孔径雷达干涉测量(Persistent Scattered Interferometric Synthetic Aperture Radar,PS-InSAR)监测形变空间分布一致,形变趋势吻合。综合以上3种InSAR监测结果表明,监测区内存在多达12个明显快速沉降区,均分布于矿区内,其中最大沉降速率达180 mm/y,2019—2020年最大累积沉降量为333 mm,东南部城市区域没有明显形变迹象。研究结果为矿区沉降监测及合理开采提供科学依据。     

基于时序InSAR技术的常州市地面沉降监测与分析

近年来,我国东部厚含水松散层矿区不断出现工业广场的沉降变形,地表建(构)筑物受到不同程度损坏,严重影响煤矿安全生产和正常运行。为研究长时间序列的工业广场沉降,以华东某煤矿为例,基于17景Sentinel-1A卫星影像数据,获取地表动态变形信息,结合精密水准测量,分析D-InSAR技术监测地表沉降的精度,研究工业广场时空动态沉降特征,揭示厚含水松散层矿区工业广场变形规律。研究表明：(1) D-InSAR监测与26个水准监测点沉降量的最大误差为5.95 mm,平均误差为2.18 mm,满足工业广场沉降监测需求。(2) 随着工作面持续推进,6个月监测期内工业广场平均沉降量为16 mm,最大沉降点沉降量为36 mm,位于工业广场西南角偏向工作面一侧;最大倾斜值为0.31 mm/m,最大曲率值为0.016 mm/m²,在监测时段内,工业广场地表建(构)筑物破坏远小于Ⅰ级损坏值。(3) GIS空间分析表明,沉降量在0~20 mm的区域面积占比93.10%;最大下沉点的动态下沉量与其至采空区中心的距离呈明显的线性负相关关系,随着采空区中心逐渐向工业广场推进,其下沉量逐渐增大。(4) 工业广场沉降由开采引起的覆岩整体沉降和含水层失水固结沉降2部分组成,根据最大下沉点的动态沉降量,工业广场沉降分为2个阶段;其中第一阶段疏水沉降尚未显现,第二阶段以失水固结沉降为主。(5) 工作面开采对工业广场沉降基本没有影响,应是底部含水层失水固结导致地表沉陷的范围增大,进而影响到工业广场。上述结果为今后类似条件下工业广场沉降问题的研究提供了理论依据和技术参考。\t\t\t\t

     

基于改进的Mogi模型对樟树盐矿采空区地面沉降的分析

樟树现代医药物流中心项目区周边采卤井引发的地面沉降是关系到项目区能否投入建设的关键问题。Mogi模型是基于半无限空间弹性理论的地面沉降预测模型,而盐矿采空区地表沉降变形的主要诱因是地下腔体体积的蠕变收缩,通过引入稳态蠕变阶段盐溶腔体积收缩解析解,对Mogi模型进行改进,并应用于项目区的地面沉降预测,利用沉降叠加的方法获得采卤井群诱发地面沉降发展趋势。结果显示：樟树医药物流中心周边卤井群蠕变引发的地面沉降及地面倾斜均在地基基础设计规范要求范围内;随着与井群距离的增大,项目区内地面倾斜呈现先增大后变小的趋势。同时,利用改进的Mogi模型得到的地面沉降和地面倾斜与相同条件下数值模拟沉降结果有着良好的相似,改进的Mogi模型为盐矿采空区及盐穴储气库的地面沉降分析提供了一种准确、快速的方法。     

中国沿海地区地面沉降问题思考

中国沿海地区地面沉降主要发生在大河三角洲及沿海平原区。文章主要以我国两大沿海城市——上海及天津为例，分析和阐述了沿海地区发生地面沉降的机理以及影响地面沉降发生发展的诸多因素。指出，孔隙水承压含水层中抽取地下水将引起承压水位降低进而引起土颗粒承担的有效压力的增大，从而使土层压缩。影响沿海地区地面沉降的因素有新构造运动、全球海平面上升、软土地基自然沉降、过量抽取地下流体以及建筑施工造成的局部沉降等。文章认为，在诸多影响因素中，人类过量开采地下流体是导致地面沉降发生的主要原因，人类应在资源利用和环境保护方面力争双赢。     

基于自动化监测技术的地铁沉降数据一致性分析

沉降监测是地铁安全监护的重要内容,通常采用人工精密水准测量与自动化静力水准系统。随着城市轨道交通网的日益扩展,自动化监测技术的应用更趋普遍。因两种方式的监测点布设于不同的隧道结构位置上等原因,使沉降数据有时存在差异。结合工程实际,分析了人工和自动化监测数据不致的主要表现形式,并提出了相应的改进措施。     

特大采空区上覆岩层地压与地表塌陷灾害监测研究

大红山铁矿采用无底柱分段崩落法开采形成了3个规模巨大的采空区,采空区上覆岩层移动与地表开裂塌陷将导致露天采场发生滚石地压灾害、井下采场产生空气冲击波次生地质灾害、地表与井下发生泥石流地质灾害等。针对上述问题,采取了多通道微震监测、非接触式岩移实时监测、基于手持式GPS仪的地表开裂范围监测和基于全站仪的地表沉降与水平移动监测的多种综合地压监测手段,对上覆岩层崩落高度、上覆岩层下沉变形量、地表开裂范围和地表沉降与水平移动等进行了监测,通过两年的监测获取了大量的监测数据,经分析表明,采空区上覆岩层崩落高度约在+1 090⁺1 060 m,上覆岩层+1 090 m平巷内观测点累计沉降量为1 350 mm,地表开裂范围位于以岩移角为75°划定的地表岩移范围内,地表测点最大累计沉降与水平移动量为1 779与948 mm,上覆岩层与地表的变形移动活动处于稳定渐进可控的状态,目前不会发生上述地压地质灾害。     

地下采矿引起的地表下沉的动态过程模型

分析了由地下采矿引起地表下沉的动态过程的Knothe时间函数模型的不足,在原Knothe时间函数中增加了一个以常数k为参数的幂指数,增加参数后的时间函数模型经理论分析符合地表点下沉的动态过程、速度变化过程和加速度变化过程;改进后的时间函数模型中参数c决定地表点下沉过程时间的长短,参数k决定地表点在时间轴上的下沉路径及达到最大速度所需的时间;用改进后的时间函数模型对某矿沉陷盆地倾向主断面上下沉量最大点的下沉过程的观测资料进行了拟合,即用经验方法确定参数c后,再用最小二乘法确定参数k。研究结果表明,该模型可较准确地拟合实测曲线。用改进后的时间函数模型结合沉陷盆地主断面的剖面函数模型,建立了主断面地表下沉曲线变化的动态过程模型,该模型可求出沉陷主断面或沉陷盆地某一点在某一时刻的下沉量、下沉速度和加速度。