多轨道时序InSAR拟稳基准平差方法研究

以我国重点沉降区(华北平原)为研究区,分析多条相邻轨道InSAR监测结果中入射角差异、形变参考点差异和大气相位差异的影响,通过引入拟稳基准平差方法,综合考虑水准基岩点、InSAR形变参考点、CORS站等因素选取拟稳点,对研究区InSAR监测结果进行稳定性分析。采用拟稳基准平差方法对时序InSAR监测结果进行整体平差,实现大范围多轨道InSAR垂直形变场基准统一。基于InSAR相邻轨道重叠区多余观测值对平差结果进行内符合精度检验,拟稳基准平差后平均误差优于5 mm,中误差优于9 mm;基于CORS站垂直位移监测结果对平差结果进行外符合精度检验,两者吻合程度较好。     

基于PS-InSAR技术的南宁地表沉降监测与分析

采用PS-InSAR技术处理44景COSMO-SkyMed卫星影像,获取南宁市建成区2013~2016年地表沉降形变信息;选取典型沉降突变区域进行实地调查,分析地表变形特征及原因,验证PS-InSAR技术监测结果的准确性。结果表明,研究区年平均形变速率范围为-7~5 mm/a;沉降突变点大多分布在青秀区、西乡塘区及兴宁区的绕城高速以内,其中青秀区新竹路与思贤路交叉区域、民族大道高速出入口区域地面沉降明显,平均形变速率超过-9 mm/a;结合工程建设资料、光学历史影像进行实地调查,结果与PS-InSAR监测数据反映的问题吻合较好。该研究可为地质灾害预测和防治工作提供新思路。     

基于时序InSAR的京津高铁北京段地面沉降监测

京津高铁是中国第一条高速运行的城际铁路,其安全运行对轨道的平顺性有着严格的要求。地面沉降,尤其是不均匀地面沉降会引起部分路基和桥梁变形,威胁着高速铁路的运营安全。合成孔径雷达干涉测量技术可以大范围监测地表形变,对高速铁路沿线地面沉降具有较好的监测能力。本文以45景高分辨率TerraSAR-X 数据为基础,采用 PS-InSAR技术监测京津高铁北京段沿线地面沉降,获取京津高铁北京段沿线地面沉降的分布信息,从动静载荷视角结合北京地区地下水、断裂带、地质条件和含水层系统介质等数据,综合分析高铁沿线不均匀地面沉降的原因,为京津高铁的安全运营提供技术支撑。研究结果表明：京津高铁北京段沿线地面沉降发展在空间上存在一定差异性,北京南站至十里河区间,年沉降速率小于10 mm/a; 至十八里店区间,年沉降速率在10~40 mm/a范围内浮动;过亦庄站至东石村以东区间,最大年沉降速率达到90 mm/a;至永隆村以西,年沉降有所缓解,往东至坨堤村,沉降较为稳定,年沉降速率小于10 mm/a。地下水超采是沿线区域地面沉降的主要因素,动静载荷共同作用下对地面沉降产生一定的影响,沿线地面沉降一定程度上受到南苑—通县断裂带和旧宫断裂带构造控制,沉降量较大的路段位于粘土层较厚的大兴迭隆起。     

基于PS-InSAR和SBAS技术监测南京市地面沉降

利用覆盖南京地区的23幅Sentinel-1A影像,分别采用PS-InSAR技术和SBAS技术进行数据处理,获得了两组研究区域的地表沉降信息,并对两组结果进行交叉验证分析。结果表明,两种方法获取的结果无论是在沉降范围还是在形变量级上,都具有高度的一致性;研究区域在2015-04～2017-01期间存在地面沉降问题,且最大的沉降速率达到-30 mm/a。     

采用升降轨Sentinel-1数据监测北京城市副中心地面沉降

通州区作为北京城市副中心,地面沉降对其城市建设和发展会产生潜在的影响.采用2019年1月至2020年2月升、降轨Sentinel-1数据,基于SBAS-InSAR技术提取通州区高精度地表形变信息,运用GIS空间分析方法,结合地下水和土地利用类型数据,综合分析通州区地面不均匀沉降的原因.结果表明:升、降轨SAR数据获取的通州区地面沉降数据具有较好的一致性,存在不均匀地面沉降特征,北部、西北部地区沉降速率偏高,有明显的沉降漏斗;通州区地面沉降具有季节性变化特征,四季中夏季累计沉降量最大;地下水漏斗区与地面沉降区的位置基本一致,水位埋深变化与沉降量变化具有相似的趋势;建设用地规模不断地扩大,对地面沉降产生重要的影响.     

基于PS-InSAR和随机森林的天津区域地表形变监测

采用2019-01～2022-03共90景Sentinel-1A卫星影像,基于PS-InSAR技术对天津市及其周边地区(下文简称“天津区域”)地表形变进行监测分析。结果表明,沉降主要发生在天津市外围,其中邻近天津市的河北省胜芳镇最大地面沉降速率达80 mm/a。为探究天津区域沉降内因,结合随机森林土地分类结果分析地表形变的地理分布特征,为地质灾害综合治理和地下水资源开发利用提供参考依据。     

利用DS-InSAR技术监测黄河三角洲地表形变

针对黄河三角洲地区湿地及农田多、范围大,导致PS-InSAR技术难以获取高密度地表形变信息的问题,提出一种基于分布式目标InSAR（DS-InSAR）的黄河三角洲地表形变监测方法。该方法通过置信区间估计选取同质像元点,利用特征值分解方法计算主散射体对应相位值以达到相位优化的目的,再根据时空相干性确定分布式目标,最后建模解算时序地表形变信息。以26景Sentinel-1A影像为数据源,提取2019-12～2020-12期间黄河三角洲地区的地表沉降信息,与PS-InSAR方法结果相比,点位密度提高5.56倍;两种方法获取的同名点对形变速率的相关系数为0.727,说明两者具有很好的一致性。实验结果表明,研究区内存在4处明显沉降区域,最大沉降速率达-238 mm/a,经分析及实地调查验证,其主要影响因素为地下卤水及油气开采。     

昆明市地面沉降区的形变特征

昆明市地面沉降研究区是指东经 １０２°３０’～１０２°５５’,北纬 ２４°４０’～２５°２０’,包括昆明 ４个城区及呈贡县城在内的面积约 ２５００ ｋｍ２的范围。云南省地震局对该区采用传统的大地测量方法进行监测,以期查明昆明市地面沉降的分布范围、总体状况及沉降的量级和速率。本文基于实测资料,分析该沉降区的形变特征,为研究沉降机理和减灾提供宝贵资料。１水平形变 为探讨监测区内活动断裂是否对昆明地面沉降有直接或间接的制约作用,利用国家１等三角控制点资料作为水平形变测量第一期成果,选择国家Ⅰ等三角点野毛山、…     

运用时序InSAR技术监测合肥市地面沉降及断裂活动

基于覆盖合肥地区的24景Sentinel-1A数据,采用PS-InSAR和SBAS-InSAR时序处理方法获取2017-11~2019-10合肥市城区及周边地面形变分布信息,分析主城区地面沉降的时空演化规律,获取地铁网络沿线地表形变空间分布图。结果表明,合肥市地铁线路沿线发生不同程度形变,形变严重区域主要集中在西部及西南部,最大沉降速率达到35 mm/a。对池河-西山驿断裂形变场进行宏观分析,并结合时空同步的跨断层水准数据进行对比验证,认为2种数据的垂直形变监测结果具有一致性,推测数据的垂直升降变化可能受断层拉张和挤压交替控制。     

时序InSAR技术在吹填人工岛礁沉降监测中的应用

采用2020-03～2022-03覆盖海南省儋州市海花岛的25景Sentinel-1A影像,分别运用SBAS-InSAR(small baseline subset InSAR)和PS-InSAR(permanent scatter InSAR)技术反演人工岛礁地面形变时空演变规律,开展重点沉降区域形变机理分析,探讨岛礁地面形变与海平面变化之间的相关性。结果表明：1)2种方法所得结果的空间分布和形变趋势表现出较高的一致性;2) SBAS-InSAR雷达视线向平均形变速率为-14.69～6.96 mm/a,最大累积沉降量为-37.18 mm; 3)岛礁靠近外海侧区域沉降速率远大于靠近陆域侧区域,其形变趋势受海洋水动力扰动和地下水位变化影响,具有此类形变特征的地面形变与海平面变化存在一定相关性。     

基于时序InSAR的常州市地面沉降时空演变规律及成因分析

采用PS-InSAR时序技术对常州市2018-01~2019-12的24期Sentinel-1A影像数据进行处理,获取常州市地面形变信息。所得结果与同期水准监测数据有较好的一致性,两者较差最大值为6.1 mm、平均值为2.7 mm、均方根误差(RMSE)为1.7 mm。结果显示,抬升区域主要位于城镇,累积抬升量平均值约为7.3 mm;沉降区域主要位于农村,累积沉降量平均值约为7.6 mm;武进区南部等地局部沉降严重,累积沉降量平均值超过15 mm。分析第Ⅱ承压水水位变化对地面沉降的影响显示,两者相关系数为0.55;同时分析某分层基岩标各地层回弹情况发现,深部地层多数处于反弹阶段,而浅部地层是目前土层压缩（沉降）的主要层段。说明近2 a第Ⅱ承压水对常州市地面沉降具有一定的影响,但已不是主要影响因素,浅部地层土层压缩已成为常州市地面沉降的主要影响因素。     

基于PS-InSAR和GIS的北京平原区建筑荷载对地面沉降的影响

北京平原区地面沉降问题日益突出,成因复杂,既包括人为地下水开采和城市建筑荷载作用,又包括自然土体固结和活动构造影响。地下水开采和建筑荷载是重要的驱动因素。如何提取区域尺度建筑载荷,评价其对地面沉降影响,是地面沉降灾害防治工作需要开展的重要环节。本文以简化后的容积率表征建筑载荷,首先利用PS-InSAR技术获取研究区地面沉降信息,然后使用GIS空间分析的方法提取出同等地下水开采影响下的不均匀沉降分布,其次采用阴影长度法提取了研究区建筑体高度,最终结合空间分析和回归分析方法研究建筑容积率与地面沉降之间的关系。主要研究结论：① 北京地区地面沉降比较严重,沉降速率大于30 mm/a的区域占比21.08%;② 地下水开采同等影响下的不均匀沉降区呈H形分布于平原区中部和北部;③ 阴影长度法能够较准确的评估出建筑容积率,可用于区域尺度静载荷的提取与分析;④ 在地质条件相似、水位变化相同的局部区域内,地面沉降速率与建筑容积率具有一定相关性,但相关系数较低。     

北京典型区地面沉降演化特征与成因分析

北京从20世纪50、60年代发现地面沉降以来,其一直呈快速发展的态势。在过去的几十年里,北京市地面沉降的范围和速度逐年增加。本文以北京市典型地面沉降区为研究区,选择永久散射体合成孔径雷达干涉测量技术所获取的2004-2010年间北京地面沉降信息作为主要数据源,补充水准测量数据（1955-2010年）,从空间分布和时序变化2个角度,分析北京市平原典型区地面沉降演化特征。结合地下水动态监测网数据、土地利用数据,采用GIS空间分析,研究各因素和地面沉降之间的时空响应关系。结果表明,北京地区地面沉降严重区域面积不断扩大,且局部不均匀程度逐渐增加。在研究期内,地下水水位变化在时间和空间上与地面沉降有较高的一致性,地下水超量开采是影响北京地区地面沉降的最主要因素,而城市发展过程中的工程活动也是影响地面沉降时空分布特征的因素之一。研究结果可为北京市地面沉降防控提供一定的科学依据。     

基于Sentinel-1A的南昌市时间序列InSAR地面沉降监测

本文基于2016-01~2018-07的Sentinel-1A数据,采用PS-InSAR和SBAS-InSAR时序处理方法获取南昌市主城区地面形变信息,对比2种监测结果,分析产生不均匀地面形变的原因。结果表明,2种时序技术的监测结果相关性较高,南昌市主城区的形变趋势为西北抬升、东南下沉。形变区空间分布存在梅岭抬升区、南昌西火车站沉降区、赣江东岸沉降区、邓家埠沉降区和南钢沉降区,主要受地质构造、含水层介质、地下水开采和城市建设等因素影响。     

南宁在建地铁沿线地表沉降监测

南宁作为北部湾经济区的核心城市及中国-东盟博览会的永久举办地,正处于城市地铁修建及工程建设的高峰期。南宁位于复杂地质水文条件的南宁盆地中西部,地铁施工及运行有可能引发地表沉降等潜在风险,但关于南宁地铁修建区的沉降规律系统的认识仍十分有限。利用永久性散射体雷达干涉测量技术（Permanent Scatterers InSAR,PS-InSAR）处理54景Sentinel-1A影像,监测了2017年4月-2018年12月南宁市区地表沉降信息。结果表明,监测期内南宁地表形变速率为-23.8~9.0 mm/a,研究区大部分区域稳定,沉降点分布零星;4个重点沉降区位于蒲庙镇、九曲湾农场、江南地铁站及北湖-万秀村-虎丘一带;重点沉降区形变曲线总体上随时间变化呈现出不均匀下降;沉降成因可能与膨胀土膨胀特性、弃土滑坡、施工作业、列车流量过大及地下水位下降有关。5条地铁沉降值均属于安全范围。研究表明,南宁雨季降水丰富,地铁修建区表土以松散的第四系覆盖层为主,下伏基岩以工程力学性质存在一定不稳定性的第三系膨胀土为主,建议利用PS-InSAR技术对沉降重点区域及地铁沿线开展长期监测。     

平原地区高潜水位采煤塌陷综合治理研究——以兖州煤田为例

煤炭资源的开采引发了采煤塌陷、农田损毁、生态破坏、农民失地等后果,给矿区带来了一系列经济、社会、环境问题。该文以兖州煤田为例,对平原地区高潜水位条件下煤炭开采引起的地表塌陷现状进行调查,充分掌握了塌陷区土地利用现状、塌陷区稳沉状况及破坏现状。分析了兖州煤田采煤塌陷区的土地损毁特点,研究了塌陷区综合治理的手段和方法,针对性地提出了高潜水位地区采煤塌陷综合治理的途径,为采煤塌陷区的规划治理提供了参考。     

基于分层标监测的德州城区地面沉降分层沉降特征浅析

自20世纪80年代开始,由于地层结构松散、固结程度低,地下水超采等原因,鲁西北平原区地面沉降持续发展。年沉降速率最快的区域位于东营南部的广饶县、滨州南部的博兴县和聊城东部的茌平区附近。德州地面沉降漏斗与周边沧州、衡水沉降区连成一片,成为鲁西北平原区最为典型的地面沉降发育区。其中德州城区国棉厂监测点1991—2017年累计沉降量已超过1400 mm。该文简要介绍了德州分层标组施工工艺、监测方法,综合利用水准测量及分层标监测数据,开展了分层沉降特征研究,查明分层标组所在区域0~60 m,60~300 m,300~500 m及500 m以深地层因压缩变形引起的地面沉降速率分别为1.67 mm/a,20 mm/a,18.33 mm/a,8.00 mm/a。对引起地面沉降的主要因素进行了简要分析,对德州城区地面沉降监测工作提出了建议。