基于时序InSAR的东营地区地表沉降研究

黄河携带大量泥沙入海,河口三角洲覆盖20~50m厚的沉积层。沉积层的自然压实导致该地区的地表沉降。此外,黄河三角洲油气资源的开发和地下水的开采也加速地表的下陷。InSAR作为一种有效的空间大地测量工具,可以提供几十公里范围内的高精度地表形变场。时序InSAR技术在多幅雷达影像组成的干涉网络基础上,识别永久散射体(PS)等雷达回波信噪比高的像素。与传统的InSAR技术相比,时序InSAR技术削弱雷达影像去相干效应的影响,实现长期的形变序列提取。文中利用两组雷达影像:19幅ERS卫星1992年12月至1996年1月的SAR影像,17幅ENVISAT卫星2003年5月至2008年3月的SAR影像。影像主要覆盖山东省东营市及其周边部分区域。结果显示,东营地区存在每年15mm以上的地表沉陷,该地区的地表沉降与油气开采活动有关。     

浙江平原时序InSAR地面沉降监测

针对浙江省地面沉降监测需求,研究利用时序InSAR技术进行浙江省平原区地面沉降监测的技术流程。以上虞区块为例,反演得到上虞地区2013-2014年度地面沉降信息;结合同期外业水准测量数据,在传统点-点、点-面验证基础上,提出点-线验证方式,将几种分析评价方法进行了对比,对InSAR地面沉降监测精度进行评价分析;最后结合外业实地调查的情况,证明了InSAR技术监测大范围地面沉降分布状况和发现区域沉降中心的有效性和精确性。     

宁波地面沉降的短基线集监测与分析

针对传统地面沉降监测手段精度高,但监测周期长、空间分辨率低、人力物力耗费大等问题,该文基于短基线集时序分析技术提取了宁波地区的地表形变信息。首先根据短基线集技术监测结果分析了宁波地区地面沉降分布特征,然后对宁波东部新城的沉降进行了精细化分析,并给出了其沉降原因。结果表明:宁波地区地面沉降整体呈现弱发育特征,部分地区存在轻微地面隆起现象,东部新城地面沉降呈现中度发育特征,并存在不均匀沉降现象,快速的城市化建设是东部新城地面沉降的主要原因。     

利用时序InSAR技术分析北京及河北廊坊地面沉降

利用带大气估计模型的时序InSAR方法对24幅覆盖北京及河北廊坊的Envisat-ASAR影像数据进行了时序分析,获取了该地区2007年4月—2010年9月的地面沉降速率及均方差。发现了以北京朝阳区和通州区交界处为中心和以河北廊坊城区为中心的两个沉降区域,中心区平均沉降速率分别为35mm/a与22mm/a。研究区域形变速率均方差1.5mm/a。研究结果表明:利用时序InSAR技术进行城市地表沉降监测具有较好的精度及稳定性;产生该沉降的可能原因为地下水的开采、城市基础建设的发展及工业用地量、人为活动的增加。     

利用短基线集技术监测地表形变

针对合成孔径雷达干涉测量(D-InSAR)技术由于受时间、空间失相干和大气延迟两大因素的影响,不能在地面沉降灾害监测方面得到较好应用的问题,该文对合成孔径雷达干涉测量小基线集(SBAS-InSAR)技术在地表形变监测中的适用性进行了研究。利用22景ALOS雷达影像开展了西安市地面沉降监测试验,并通过时间序列分析的方法获取了2007年1月到2011年2月时间段内西安市的高精度地表形变成果。实验结果表明,该成果与同时间内GPS、水准结果吻合较好。因此,该技术可广泛应用于城市地表形变监测,为相关部门决策提供科学可靠的数据参考。     

基于SBAS时序分析的大同地面沉降与地下水活动研究

大同盆地是汾渭盆地北端一个地面沉降较严重的区域,地下水开采是该区域地面沉降发生的一个重要原因。然而地下水活动与地面沉降在空间和时间的相关性却鲜有研究。为了掌握该地区地下水活动与地面沉降的内在联系,该文基于Envisat ASAR数据,利用短基线集(small baseline subset,SBAS)-In SAR技术对大同盆地地面沉降形变特征进行监测;同时利用地下水位监测数据,研究地面沉降中心与地下水位漏斗在空间和时间上的对应关系,定量分析2处地下水位波动与地表形变的关系。研究表明,地下水开采是大同盆地水源地地面沉降的主要原因,但并非所有的地下水位漏斗都存在地面沉降。该研究成果对指导该地区地下水开采及控制地面沉降有一定参考价值。     

时序InSAR北京地区地表沉降监测与分析

针对北京地区地表沉降现象,本文采用时序InSAR方法获取了2018—2020年的沉降速率场与累计沉降量场,并选取特征区域及不同空间跨度的两条地铁线路进行具体沉降分析。结果表明：(1)北京地区不均匀沉降现象较为明显,总体呈现西部抬升、东部沉降的空间分布特征;(2)存在3个较明显的沉降漏斗,最大累计沉降量达-218.5 mm;(3)朝阳区存在金盏沉降漏斗及豆各庄沉降漏斗,且两个沉降漏斗在本文研究时间跨度内均呈扩大趋势;(4)地铁5、6号线均存在不同程度的沉降与抬升现象,沉降现象与地下水及地下空间的过度开采存在一定的关系,而地区抬升现象与南水北调工程对地下水的补充存在相关关系。     

利用Sentinel-1监测武汉市地面沉降

各大城市地下空间规划工程的建设施工,导致不同程度地面沉降的地质灾害.本文以2020年6月至2021年3月武汉市主城区的Sentinel-1A数据作为数据源,采用小基线集技术对该地区进行地表形变监测,并对其监测成果进行采样,形成时间序列形变图,通过对沉降数据对比分析,甄别出形变异常的区域,其成果可为防控地面沉降及其灾害链...     

Land subsidence under different land use in the eastern Beijing plain,China 2005-2013 revealed by InSAR timeseries analysis

Land subsidence has been occurring in Beijing since the 1970s. Five major land subsidence areas have been formed: Dongbalizhuang–Dajiaoting, Laiguangying, Changping Shahe–Ba Xianzhuang, Daxing Yufa–Lixian, and Shunyi–Ping Gezhuang. In this paper, we studied on land subsidence in Dongbalizhuang–Dajiaoting and Laiguangying using small baseline subset interferometry and interferometric point target methods of 47 ENVISAT ASAR and 29 RADARSAT-2 data. The results showed that the degree of land subsidence in these areas varied significantly. The mean land subsidence rate ranged from 143.43 to 8.2 mm/a and from 132.11 to 7.3 mm/a during 2005–2010 and 2011–2013, respectively. We correlated the observed settlement with the land use (agricultural, residential, and industrial). Displacement in the agricultural areas was greater than that in the other areas from 2005 to 2013. Moreover, we compared the observed deformation and the groundwater level in phreatic and confined aquifers. There was a strong correlation between ground subsidence and the groundwater level and the ground settlement increased with a decrease in the groundwater level and the maximum correlation coefficient can reach 0.525. Furthermore, subsidence appeared to be associated with compressible deposits, suggesting that for 90–210-m thick compressible deposits, ground settlement is more likely to occur as the thickness of the compressible layer increases.     

利用时序InSAR监测兰州市中心城区地面沉降

针对兰州市中心城区的地面沉降问题,该文采用PS-SBAS和PS-InSAR技术,利用2016-01-20—2019-02-21时间段内的39景Sentinel-1A/B降轨数据,使用缓冲区分析技术对兰州市中心城区轨道交通线和铁路线周边100m区域做了沉降影响分析,监测结果表明:基于Sentinel-1A/B数据和时序InSAR技术,可以准确监测城市地表的沉降和轨道交通线的沉降时空规律;沉降区域主要集中在研究区东南部的方家泉村、和平镇和猪咀岭村;软土地基下地铁的施工会导致沉降现象的发生,兰州轨道交通线和铁路线的沉降主要发生在城区东南方向;在监测时段内,使用两种时序InSAR技术监测的同名点在沉降趋势和累计沉降量上保持了良好的一致性和吻合性,但PS-InSAR的时序变化曲线较PS-SBAS更为平缓。     

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。     

时间序列分析在地铁沉降监测中的应用

采用时间序列分析的方法,通过对已获取的地铁沉降监测数据进行分析、建模,得到合理的沉降预测模型,不仅可以预测出短时间内地铁区段的沉降量,并可了解地铁区段短时间内的沉降趋势。实验证明,方法简单、快速、准确,具有良好的短期预报效果。     

基于时序InSAR技术监测大桥历史形变

2019-06-14,河源市源城区东江大桥第三跨第二桥墩以及第四跨第三桥墩出现了垮塌,此次事故造成了人员伤亡和重大经济损失.为了分析此次灾害事故发生发展的成因,本研究获取了Sentinel-1A雷达卫星2018年12月至2019年6月的历史影像数据,基于时序InSAR技术手段处理得到了该监测时间段内的历史形变信息.研究...     

利用稀少卫星影像控制点生产1:10 000 DOM——以阿拉善盟测区为例

青藏铁路沿线地表受多年冻土的影响会产生抬升和沉降,形变监测对于其安全运行至关重要。本文采用41景C波段Sentinel-1A升轨数据,结合均匀网格划分子区域的方法,探测分布相对均匀的永久散射体,以作为SBAS InSAR技术的地面控制点,对青藏线羊八井站至乌玛塘站段铁路及其沿线地表进行形变监测。试验结果表明,该段铁路年形变速率范围为-8~2 mm/a,该区域形变受周围冻土的影响随季节呈周期性变化;SBAS InSAR技术和本文的PS-SBAS InSAR技术在同名点形变趋势与形变程度方面的对比结果保持一致性,进一步说明了本文方法的可靠性。     

利用时序PS-InSAR监测青藏高原冻土区地表形变

多年冻土及其活动层的变化对研究全球气候变化和生物多样性具有重要意义.传统的冻土测量方法通常只针对特定地点,空间覆盖范围有限,尤其是青藏高原冻土.本文采用C波段Sentinel-1A IW模式数据并结合一种顾及永久散射体的小基线SAR干涉(SBAS)技术,对青藏高原沱沱河地区地面形变和冻融过程进行了研究.探测到的地面位移...     

GPS残差信号提取的时间序列分析方法

作者使用零基线单差模型研究并讨论了GPS量测噪声的时相关特性,并得出了GPS观测噪声具有类似白噪声或一阶高斯马尔科夫噪声的特殊性质。利用观测噪声所具备的这种特殊性质,作者首先尝试了从时间域的角度分离和提取了残差序列中的多路径信号特性,成功验证了多路径信号在连续两个恒星日内会有所重复的结论。作者提出了一种使用时相关分析法检测观测序列中周期信号(如冰期反弹、固体潮、极潮等)的设想并就其可行性进行了分析研究。最后,针对观测噪声的这种特殊性质,探讨了结合使用小波分析法提取GPS沉降监测信号的可行性。     

From ERS-1/2 to Sentinel-1: two decades of subsidence monitored through A-DInSAR techniques in the Ravenna area (Italy)

Land subsidence due to underground resources exploitation is a well-known problem that affects many cities in the world, especially the ones located along the coastal areas where the combined effect of subsidence and sea level rise increases the flooding risk. In this study, 25 years of land subsidence affecting the Municipality of Ravenna (Italy) are monitored using Advanced Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar (A-DInSAR) techniques. In particular, the exploitation of the new Sentinel-1A SAR data allowed us to extend the monitoring period till 2016, giving a better understanding of the temporal evolution of the phenomenon in the area. Two statistical approaches are applied to fully exploit the informative potential of the A-DInSAR results in a fast and systematic way. Thanks to the applied analyses, we described the behavior of the subsidence during the monitored period along with the relationship between the occurrence of the displacement and its main driving factors.     

空间网络对时序InSAR相位解缠的影响——以Delaunay与Dijkstra网络为例EI北大核心CSCD

在时间序列InSAR相位解缠的过程中,相干目标需事先构建空间网络之后再进行模糊度解算。Delaunay三角网是当前时序相位解缠的主流构网方法,但其网络形态易包含高相位梯度的边缘,导致违背相位连续性假设。考虑到目前很少有关于空间网络对解缠影响的研究及相位解缠对InSAR技术测量精度的主导地位,本文在量化分析Delaunay网络对解缠影响的基础上,提出引入图论中的Dijkstra最短路径算法优化Delaunay网络中所有边的相位梯度,进而改善时序相位解缠的精度。本文采用模拟和真实数据对基于Delaunay网络和基于优化网络的相位解缠进行了对比验证。结果表明,本文提出的构网方法能够更好地满足相位连续性假设,减少约33%由解缠误差所导致的不闭合三角环数。较传统研究聚焦解缠方法和目标函数的改进而言,本文研究揭示了空间网络的改善对时间序列相位解缠的重要性。     

基于时间序列分析的露天矿边坡沉降预测模型

结合小波分析在数据处理方面的优势,采用小波包去噪对露天矿边坡沉降数据进行去噪处理,再结合时间序列分析理论建立小波包-时间序列预测模型,从而对露天矿边坡进行变形分析预测。通过实验数据对比分析,结合小波包去噪与时间序列分析理论模型对露天矿边坡沉降数据进行预测,预测精度较高,能够对矿区边坡的沉降进行预测。     

时序双极化SAR开采沉陷区土壤水分估计

开采沉陷地质灾害诱发矿区生态环境恶化的关键因子是土壤水分变化。研究提出了一种利用Sentinel-1A双极化SAR和OLI地表反射率数据联合反演土壤含水量的方法,即基于归一化水体指数(NDWI)反演植被含水量;采用Water-Cloud Model(WCM)模型消除植被对Sentinel-1A后向散射系数产生的影响,将其转化为裸土区的后向散射系数;利用基于AIEM模型和Oh模型建立的经验模型反演研究区地表参数,并用OLI光学反演结果进行验证;最后比较了开采沉陷区内外土壤水分含量。研究表明:(1)与基于OLI的土壤水分监测指数(SMMI)的土壤水分含量反演结果相比,两种极化方式中VH极化反演的水分结果具有更好的一致性,且两种极化方式反演结果也表明荒漠化草原区比黄土丘陵沟壑区反演效果更好,说明地形对后向散射的影响不可忽略。(2)在2016年内72期数据中,VH极化反演结果对比区土壤水分含量大于沉陷区的有41期,所占比例为57%;VV极化反演结果对比区土壤水分含量大于沉陷区的有36期,所占比例为50%,且不同矿区内的沉陷区受到的影响不同。说明开采沉陷造成的地表粗糙度的增加会对地表土壤水分产生负面影响,但不同矿区之间又有差异。