利用PSInSAR技术监测北京地面沉降

地面沉降已成为大城市面临的重大灾害之一,对其进行有效监测十分必要。采用基于相位稳定性特征的PSInSAR对覆盖北京的31景TerraSAR-X数据进行干涉处理,获取了该研究区的地面沉降范围、沉降速率,并对重点沉降区域时序形变特征及成因进行分析研究。实验结果显示,2010~2013年,研究区内的平均形变速率范围为-51.49~8.15mm/yr,与精密水准测量具有较高的一致性,表明PSInSAR监测结果精度可靠,能实现对北京地区的地面沉降情况的有效监测。     

PSInSAR技术在地面沉降监测中的应用研究

永久散射体合成孔径雷达测量技术(PSInSAR)具有全天候、大范围、高精度监测地表形变的优点,是形变灾害监测领域一种新的经济的空间对地观测新技术。本文介绍了PSInSAR技术,并使用我国某地区的卫星SAR影像数据,运用PSInSAR技术完成了地面沉降监测的相关处理流程,并将结果与常规水准测量的结果进行了对比,证实了PSInSAR技术用于大范围地面沉降监测的有效性。     

天津地区Sentinel-1A雷达影像PSInSAR地面沉降监测

利用2015-05—2016-02获取的天津地区23景哨兵-1A(Sentinel-1A)卫星IW模式影像,进行基于地面散射特性保持稳定的高相干点永久散射体干涉测量处理(PSIn SAR),获取了地面沉降速率,分析了重点沉降区域时序形变特征和成因。实验结果表明,天津地区沉降严重区域主要集中在北辰区和大寺镇,结合北辰区沉降速率图和第2、3承压含水组水位降落漏斗等值线图,分析发现地面沉降中心和地下水位漏斗大致吻合,呈现整体向东北方向偏移的趋势,得出造成地面沉降的主导因素可能为超量开采地下水的结论。     

基于PSInSAR方法和ASAR数据监测天津地面沉降的试验研究

概述了PSInSAR方法的技术流程，阐述了定标ENVISAT ASAR数据对PS候选点（Persistent Scatterer Cadidate，PSC）筛选 的作用。研究表明：对ENVISAR ASAR 数据进行定标有助于筛选出更多的PS候选点；以定标得到的后向散射系数作为阈值，可以剔 除散射信号统计特性较稳定但散射强度低的像素点，从而避免可能由这些点引入的相位误差。在初步实现PSInSAR方法的基础上， 运用14景ENVISAT ASAR数据获得了天津地区的年均线性沉降速率，揭示的天津市地面沉降趋势与前人研究结果较为一致，获得的形 变速率值的准确性尚待数据量的增多而进一步提高。     

基于D-InSAR技术的北京城区地面沉降监测

差分雷达干涉测量(D-InSAR)技术对于城市地面沉降的监测具有精度高、连续监测、成本低等特点。本文以北京市区为例,利用获取的2010-2012年间15景TerraSAR-X影像进行了二轨差分干涉测量,获取了北京市区的地表形变图,研究发现了此期间北京市地面沉降较为明显的两个沉降中心,进而分析了地面沉降发展的趋势及其形成机理。试验表明D-InSAR技术在城市地区的地面不均匀沉降方面具有明显优势。     

苏州地面沉降分析及对园区建设的影响

本文以苏州地区多年以来的等级水准点高程数据变化来说明不同年代的地面沉降的历史现状。以多年来的地下水开采数据揭示大量超采地下水是造成地面沉降的主要原因。并提出控制地面沉降的建议和地面沉降对苏州工业园建设的影响。     

基于PSInSAR技术的常州地表形变监测研究

地面沉降已成为我国主要地质灾害之一,本文利用27景Envisat ASAR数据,采用点目标干涉测量(IPTA)技术,以常州市为实验地区,得到常州地区2007 ～ 2011年间地表形变沉降速率图,结果表明,常州市区存在多处严重沉降,最大沉降速率达-31 mm/a,表明IPTA技术在城市地面沉降监测中有广泛的应用前景.     

北京近年地面沉降监测研究

北京地面沉降较为严重,对地面沉降进行科学及时的监测非常重要.本文利用北京市2006年～2012年第101日～110日的14个GPS站点观测资料,借助GAMIT/GLOBK高精度GPS处理软件,解算得到各个GPS站点的垂向分量.在此基础上分析2006年～2012年期间的北京地面沉降变化特征,并结合2006年～2011年北京水资源公报,对地面沉降与地下水情况进行了分析讨论.总体而言,北京市2006年～2012年期间各GPS站点地面沉降变化趋势与所在行政区地下水埋深变化基本一致.     

基于PS-InSAR技术的长春市地面沉降监测研究

采用永久散射体差分干涉测量技术,获得长春市区地面沉降信息,同时检测形变中心,分析形变发展趋势,粗略估测形变速率,最终发现并确定重点沉降区域,分析其原因。     

多轨道集成PS-InSAR监测高速公路沿线地面沉降研究——以京沪高速公路（北京——河北）为例

监测和治理公路等线性工程沿线地面沉降已成为保障线性工程正常运营的一项重要基础性工作。本文以京沪公路为实验区,基于2008-2010年相邻轨道的ENVISAT ASAR数据,利用多轨道PS-InSAR集成方法成功提取了京沪公路（北京-河北）沿线的沉降速率图和沉降剖面图。实验结果表明,该方法不仅统一了不同轨道间影像的坐标系与参考基准,而且使跨轨道、多幅影像的大范围PS-InSAR监测成为现实。同时,确认了京沪公路（北京-河北）沿线的9个沉降中心,分析了沿线6km范围内的地面沉降情况,该结果与已有研究吻合。因此, PS-InSAR集成方法丰富了线性工程沿线地面沉降的监测手段,可为线性工程的正常运营提供基础性数据。     

地下水开采与地面沉降关系的短基线集分析

针对传统地面沉降监测手段阻碍了地下水的开采控制及其相关研究这一情况,该文基于短基线集时序分析方法提取了天津市平原地表形变信息。首先根据合成孔径雷达干涉结果分析了天津市地面沉降分布特征,然后定量研究了地面沉降漏斗分布特征,最后以北辰区为例将实测地下水降落漏斗与地面沉降中心进行耦合。结果表明:天津市地面沉降产生主导因素为超量开采造成的地下水位下降,两者直接相关;地下水超采区内的地面沉降中心与地下水漏斗中心大致吻合,并有整体稍向西北方向偏移的趋势,原因可能为地下水开采后,受岩土的厚度与性质控制,其软土层固结速滞后于地下水位的水头变化。     

基于库伊克模型的地面沉降预测分析

针对地面沉降与地下水水位变化的内在关系,考虑地面沉降受到自身变化规律的影响,建立基于库伊克变换的地面沉降预测模型,应用该模型对某地区地面沉降统计数据进行模拟预测,有效实现该地区地面沉降与地下水水位以及本身之间的定量模拟,并探讨模型的拟合效果和预测精度。结果表明库伊克模型拟合效果较好,预测精度较高,能较好地反映研究区域的地面沉降变形趋势。     

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GRACE数据进行京津冀地区地面沉降与地下水耦合分析

地下水的过量开采已导致京津冀地区出现严重的地面沉降,为了分析地下水与地面沉降之间的耦合关系,首先利用GRACE-FO数据与GLDAS数据反演出京津冀地区2016—2019年地下水变化时序;然后利用MCTSB-InSAR技术反演出该地区同时段的沉降变化时序。通过试验分别获取地下水与地面沉降的差分变化序列和变化趋势线,并引入非弹性存储系数分析地下水对地面沉降影响力的变化规律。结果表明:①当地下水迅速升高或降低时,地面沉降速率减小或增大;当地下水持续升高时,地面沉降接近停止。②沉降越严重的区域,地下水与地面沉降变化趋势的相关性越强。③由地下水变化引起沉降的能力,随沉降等级升高而变大,且该能力在不同沉降等级中随时间变化的趋势也不同。     

太原市现今地面沉降特征分析

针对传统固定基准强制约束下获得的GPS形变量,可能还会受到板块活动及地表变形的影响。采用顾及板块运动、基准点稳定性及系统参数的区域基准模型,获取了太原市2009—2014年高精度GPS地面沉降量。结果表明:太原市南部地面沉降较严重,GPS监测点均呈下沉趋势,沉降量最大值位于太原南部高新技术开发区的观象台区域,近4年累计沉降量高达-115.2mm,主要是由于区域性长期过量开采承压地下水所致;而太原北部靠近边山处GPS监测点则均呈抬升趋势,近4年累计抬升量最大为18.3mm,主要是由于区域构造活动及"关井压采"地下水水位回升引起。该文利用GPS监测技术较好获取了太原市地面沉降现状,且对利用GPS监测技术高精度获取其他区域地面沉降量具有较好的参考价值。     

利用高分辨率聚束模式TerraSAR-X影像的PSInSAR监测地表变形

利用20景于2010-03～2010-11期间采集的高分辨率聚束(1m分辨率)模式的TerraSAR-X SAR数据,采用永久散射体干涉测量技术(PSInSAR)获取了西藏羊八井地区由地热电站开采地下水引起的地面沉降。结果显示,羊八井地热电站周边及地热开采井地区在2010年期间的地面沉降速率最大达到25mm·a-1,而盆地其他地区的地面平均沉降速率为1mm·a-1。将其与ASAR获取的平均沉降速率结果对比,两者的相关性达到了0.76,这说明TerraSAR-X高分辨率SAR数据不仅可以提供高密度PS点,而且更好地体现了散射体的细节变化和微量位移情况。     

TerraSAR的首都机场形变特征分析

针对首都机场的地表形变问题,该文采用永久散射体干涉测量技术,对2010—2013年间33景高分辨率TerraSAR(升轨)数据进行处理,获取首都机场地表形变的时空变化特征;分析了地下水水位与地面形变的关系,以及地表动静载荷对地面形变的影响。结果表明:PSInSAR获取的测量结果精度较高,与水准测量结果相比误差仅为1.08mm;首都机场及其附近区域存在不同程度的地表形变,机场西北部区域沉降速率明显大于东南部;T1航站楼沉降速度较快达到45mm/a,T2航站楼存在不均匀沉降现象,北端沉降速率明显大于南端;地表形变与地下水位变化过程存在一致性,并有季节性信息,每年冬春两季沉降量大于夏秋两季;地面动静载荷的不均匀分布是地表出现不均匀沉降的原因之一,动静载荷较大的西侧跑道、T1、T2航站楼区域沉降速率明显大于其他区域。     

永久散射体雷达差分干涉反演矿区时序沉降场

针对永久散射体差分干涉测量(PSIn SAR)算法流程,发展了基于周期函数模型的空间维解缠方法,并将其应用于矿区时间序列地表变形反演。通过在研究区域内安装人工角反射器(CR),将CR点上计算所得的周期模型参数分量作为整个网络的约束,通过空间约束平差以实现空间维解缠。选取了河南省境内白沙水库附近的煤矿密集区为主要研究区域,采用周期函数模型对矿区线性及非线性形变分量进行模拟,反演了2007年2月—2010年2月的时间序列形变场,并采用研究区域内的水准实测数据作为外部验证数据。实验结果表明:白沙水库周围区域存在着较为明显的沉降,在煤矿分布区域内累积最大沉降量超过了10 cm。沉降区域内以线性沉降趋势为主,非线性沉降较为缓慢,仅在水库的西南方向较为明显。应用已有的水准点实测形变值对实验结果进行验证分析,结果表明该方法精度可达约±2.1 mm,证实了本文采用的方法在矿区地表时序形变反演中的可行性和可靠性,对预防过度采矿导致的矿区塌陷具重要现实意义。