义能矿区开采沉陷演化的TS-DInSAR监测与影响分析

为研究济宁市义能矿区开采沉陷演化特点及其对周边建筑物的影响,本文采用69景长时间序列中等分辨率Sentinel-1影像,以TS-DInSAR技术体系中的小基线集DInSAR分析为研究方法,获取了2016年初至2018年底该矿区开采面周边的沉降信息。结果表明,义能矿区在监测时段内沉陷范围较为集中,最大累计沉降量约为627 mm,通过居民点位置与沉陷结果的叠加分析,发现周边3处村庄受到了不同程度的影响,该结果能为煤矿开采沉陷控制方案的效果评估及设计优化提供重要参考作用。     

百年煤城地表沉降融合PS/SBAS InSAR监测——以徐州市为例

融合PS/SBAS算法成为当前InSAR技术的研究热点,本文通过融合PS/SBAS的优势,利用128景ALOS PALSAR影像和24景Radarsat-2影像获取了百年煤城徐州地区2007-2015年的地表形变场及变化趋势。试验结果表明：①2007-2011年,徐州主要有4个沉降区,分布在沛县、丰县、铜山区和贾汪区。②2012-2015年,沛县、丰县和铜山区地表沉降范围有所扩大;贾汪区地表沉降范围和速率明显减小,说明近年来贾汪区重点治理采矿塌陷工作已初步见效;另外,睢宁县县城出现明显沉降。③已有文献对沛县大屯中心区的沉降监测结果验证了试验结果是可靠的。④首次提取了徐州近8年间地表沉降的信息,可为该地区开展地表沉降调查监测与防治工作提供参考;试验方法可为全国开展地表沉降调查监测工作提供参考。     

Sentinel-1A TS-DInSAR京津冀地区沉降监测与分析

近年来,京津冀地区的不均匀地表沉降日趋严重,对公路、铁路等基础设施安全造成严重威胁,已引起国内外广泛关注。合成孔径雷达时序差分干涉TS-DIn SAR(Time Series Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar)作为一种高效的广域形变测量手段,在地面沉降调查监测中已被广泛应用,但如何针对高现势性的影像数据高精准提取大范围区域地表形变是当前深化的热点。本文利用欧洲太空局发布的Sentinel-1A新型数据源,针对TOPS(Terrain Observation by Progressive Scans)模式影像间存在多普勒中心不一致问题,借助外部高精度POD(Precise Orbit Determination)轨道和DSM(Digital Surface Model)数据进行频移滤波迭代配准,并针对Sentinel-1A数据特征集成优化了基于点目标时序分析的大区域地表形变监测方法,以2015年—2016年期间的29景影像为实验数据开展了京津地区沉降监测研究,提取了北京东、廊坊及天津西等地区的沉降结果,并结合区域内典型区域人口密度、产业分布、地表覆盖和线路剖面等信息深入分析了沉降的时空分布特征和成因。结果表明,Sentinel-1A时序干涉结果在大范围地表沉降调查监测上具有可靠的应用精度。     

时序InSAR技术在地球环境监测及其资源管理中的应用:以交城-清徐地区为例

利用ALOS-1（2007-2010）、Sentinel-1A（2017-2018）存档数据对山西交城-清徐地区的地面沉降进行监测。结合小基线和永久散射体技术优点,在增加时间采样密度的基础上利用二维线性回归分析得到研究区域的形变速率和时间序列。经同期GPS观测结果校核表明:交城-清徐地区持续发生地面沉降,但山区和平原区域形变的空间分布、量级不同,引起形变原因也不同。平原地带沉降空间分布受构造断裂控制,断裂带两侧呈现明显的差异性形变,且最大沉降速率为－200 mm/a,沉降的主要原因是地下水超采,但经治理后地面沉降灾害有所缓解,表现为沉降速率小于－30 mm/a。山区主要由于矿产资源的长期开采,沉降中心不断向南移动,最大形变速率为－462 mm/a。     

Monitoring active open-pit mine stability in the Rhenish coalfields of Germany using a coherence-based SBAS method

With the recent progress in synthetic aperture radar (SAR) technology, especially the new generation of SAR satellites (Sentinel-1 and TerraSAR-X), our ability to assess slope stability in open-pit mines has significantly improved. The main objective of this work is to map ground displacement and slope instability over three open-pit mines, namely, Hambach, Garzweiler and Inden, in the Rhenish coalfields of Germany to provide long-term monitoring solutions for open-pit mining operations and their surroundings. Three SAR datasets, including Sentinel-1A data in ascending and descending orbits and TerraSAR-X data in a descending orbit, were processed by a modified small baseline subset (SBAS) algorithm, called coherence-based SBAS, to retrieve ground displacement related to the three open-pit mines and their surroundings. Despite the continuously changing topography over these active open-pit mines, the small perpendicular baselines of both Sentinel-1A and TerraSAR-X data were not affected by DEM errors and hence could yield accurate estimates of surface displacement. Significant land subsidence was observed over reclaimed areas, with rates exceeding 500 mm/yr, 380 mm/yr, and 310 mm/yr for the Hambach, Garzweiler and Inden mine, respectively. The compaction process of waste materials is the main contributor to land subsidence. Land uplift was found over the areas near the active working parts of the mines, which was probably due to excavation activities. Horizontal displacement retrieved from the combination of ascending and descending data was analysed, revealing an eastward movement with a maximum rate of ∼120 mm/yr on the western flank and a westward movement with a maximum rate of ∼ 60 mm/yr on the eastern flank of the pit. Former open-pit mines Fortuna-Garsdorf and Berghein in the eastern part of Rhenish coalfields, already reclaimed for agriculture, also show subsidence, at locations reaching 150 mm/yr. The interferometric results were compared, whenever possible, with groundwater information to analyse the possible reasons for ground deformation over the mines and their surroundings.     

时序InSAR监测京雄城际铁路河北段地面沉降

本文以京雄城际铁路河北段固安站至雄安站沿线作为研究区,利用2018—2020年共34景Sentinel-1B影像,基于小基线集雷达干涉测量技术(SBAS-InSAR)获取京雄城际铁路河北段沿线的地面沉降时空分布信息,结合空间自相关分析方法,揭示研究区地面沉降的空间分布格局,并对沉降原因进行初步分析。研究结果表明,京雄城际铁路河北段沿线地面沉降发展由北向南存在一定的差异。北部年均沉降速率小于10 mm/a,南部沉降较为严重,最大年均沉降速率达-105.6 mm/a,且沿线西部年均沉降速率高于东部区域。通过分析影响因素得知,地面沉降量与地下水埋深值存在相关性,地下水埋深高的地区地面沉降量较高。同时结合研究区土地利用变化结果发现,城市化建设所产生的静载荷对京雄城际铁路沿线的地面沉降产生一定的影响。     

利用两种时序InSAR技术进行地面抬升监测与研究

近年来,地面沉降监测与治理在防灾减灾方面受到政府重视,但是对地面抬升现象及机理少有研究。本文采用PS-InSAR和NSBAS两种技术,利用Sentinel-1影像升、降轨数据对淄博市4个市辖区进行形变监测,并通过资料分析该区域的地面抬升与煤矿开采情况的一致性。     

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。     

利用InSAR分析陕西省垂直形变

从2018—2019年欧空局Sentinel-1免费数据中获取陕西省全域垂直形变面状信息,并将其与全球导航卫星系统（global navigation satellite system,GNSS）以及水准点、线垂直形变信息进行对比分析,进一步验证合成孔径雷达干涉测量（interferometric synthetic aperture radar,InSAR）数据反映局部形变的有效性。垂直形变监测结果表明：在陕北榆林、神木地区,地下资源开采诱发的地表沉陷分布广泛、特征明显,地表沉陷速度达60 mm/a;在煤炭产区长武、彬县也出现不同程度的开采沉陷灾害,沉降速度达30 mm/a;西安市、渭南市等关中平原地区由于地下水开采出现不均匀沉降,其中,西安市的局部沉降最为严重,最大沉降速度达60 mm/a;InSAR与GNSS、水准获取的垂直运动趋势在全省范围总体上一致,但由于GNSS监测点、水准监测点一般布测在较稳定区域,其获取的沉降范围、沉降速度与InSAR沉降结果有一定差异。     

利用DS-InSAR技术监测沛北矿区地表形变

针对采空区地表散射特性不稳定、高相干点目标少且分布不均匀的特点,本文基于相干矩阵特征值分解（T-EVD）的DS-InSAR技术,利用Sentinel-1A数据获取并分析了徐州沛北矿区2017年1月-2018年12月的地表沉降特征。与常规时序InSAR监测对比表明,融合分布式目标的DS-InSAR技术监测点数量显著增加且空间分布更加均匀,能够更好地反映矿区地表沉降的时空分布特征,为煤炭枯竭型矿区地表沉降规律分析和机理研究提供了先进的技术支撑,在采空区地表沉降监测方面具有良好的应用前景。     

高潜水位矿区采煤沉陷地DEM的无人机构建方法

针对高潜水位矿区采煤沉陷地植被密度大、无人机摄影测量难以获取地面点云的问题,从采煤沉陷地地形特征出发,提出了一种基于断面式点云滤波和DEM模型修正的采煤沉陷地DEM构建方法,经分析,精度可达到1：500比例尺地形图要求,可以为采煤沉陷地损毁评价和土地复垦工作开展提供重要依据。     

SBAS-InSAR方法支持下的矿区地表沉降监测及参数反演

煤矿开采极易诱发各类地质灾害,从而对矿区人民的生命财产安全带来严重影响.因此,对矿区地表进行形变监测及对其开采面参数进行反演获得形变规律,可有效防止矿区地质灾害的发生.本文选取山西省的店坪煤矿和汾源煤业作为研究区域,基于Sentinel-1A卫星影像数据,使用小基线集(SBAS)方法提取研究区的形变结果.使用Okada...     

Mexico City land subsidence in 2014–2015 with Sentinel-1 IW TOPS: Results using the Intermittent SBAS (ISBAS) technique

Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar (DInSAR) can be considered as an efficient and cost effective technique for monitoring land subsidence due to its large spatial coverage and high accuracy provided. The recent commissioning of the first Sentinel-1 satellite offers improved support to operational surveys using DInSAR due to regular observations from a wide-area product. In this paper we show the results of an intermittent small-baseline subset (ISBAS) time-series analysis of 18 Interferometric Wide swath (IW) products of a 39,000 km² area of Mexico acquired between 3 October 2014 and 7 May 2015 using the Terrain Observation with Progressive Scans in azimuth (TOPS) imaging mode. The ISBAS processing was based upon the analysis of 143 small-baseline differential interferograms. After the debursting, merging and deramping steps necessary to process Sentinel-1 IW products, the method followed a standard approach to the DInSAR analysis. The Sentinel-1 ISBAS results confirm the magnitude and extent of the deformation that was observed in Mexico City, Chalco, Ciudad Nezahualcóyotl and Iztapalapa by other C-band and L-band DInSAR studies during the 1990s and 2000s. Subsidence velocities from the Sentinel-1 analysis are, in places, in excess of −24 cm/year along the satellite line-of-sight, equivalent to over ∼40 cm/year vertical rates. This paper demonstrates the potential of Sentinel-1 IW TOPS imagery to support wide-area DInSAR surveys over what is a very large and diverse area in terms of land cover and topography.     

基于多源数据的山西省采煤沉陷区调查监测体系构建北大核心CSCD

为助力健全自然资源监测体制、落实生态文明建设各项要求、提供优质高效的用地保障服务,采煤沉陷区调查监测意义重大。本文基于多源遥感数据,结合传统测量和现代遥感技术,构建了山西省采煤沉陷区调查监测体系。研究结果表明,本文基本摸清了山西省采煤沉陷区分布情况,其总面积为6500 km^(2),与山西省矿区及采空区分布高度重叠;土地利用以林地、耕地及草地为主;土地损毁以轻、中度为主。受采煤沉陷的影响,拟搬迁村庄1221个,仍有400多个村庄未搬迁。     

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.     

基于DInSAR的徐州张双楼煤矿地表形变监测研究

徐州煤矿资源开采已造成了大规模的地面沉陷,为了为矿区安全开采和塌陷区环境综合治理提供科学依据,利用雷达差分干涉测量（DInSAR）技术对ALOS PALSAR数据进行处理,获得徐州张双楼煤矿区2011-01-16至2011-03-03期间的地表形变分布图.结果表明,张双楼煤矿在46 d间隔里出现了3处沉降漏斗区域,漏斗中心最大沉降量达到420mm,并且沉降漏斗区域与矿区分布一致,说明DInSAR能够有效地监测矿区地表形变.     

InSAR填海区地铁沿线地表沉降反演分析

为了更好地监测和掌握深圳填海区地铁工程结束后地铁沿线的地面沉降情况,该文利用TS-InSAR技术和20景2017年8月15日—2019年3月14日的Sentinel-1A SAR数据,借助POD精密定轨星历和ASTER GDEM V2分别去除轨道误差和地形相位,反演了深圳填海区2017—2019年地表沉降时间序列,并在此基础上重点分析了填海区地铁沿线地面沉降的时空演变规律以及地面沉降成因。结果显示,填海区各地铁沿线的地面沉降特征较为明显,最大沉降速率为-17.52 mm/a。其中,宝安中心、前海湾、深圳湾区段地铁沿线的地面沉降趋势较为严重,其地面沉降呈现逐渐增强和扩散趋势。     

电子水准仪在矿区沉降监测中的应用

煤炭开采引起的地面沉降区沉降周期长、范围大,造成的环境危害也日益显著,如何高效、准确地为矿区环境治理提供基础资料成为工作人员的当务之急。本文利用DiNi03电子水准仪对马莲台煤矿采矿区地面进行沉降监测,详细介绍了电子水准仪在沉降监测中的工作优点和技术方法,并且对测量数据进行了分析,提出了一些方法和建议,为因煤炭资源开发造成的地面沉降等灾害的基础资料获取提供技术参考。     

利用Sentinel-1A数据监测南京河西地区地面沉降

南京河西地区是受长江和秦淮河淤积演化而成的漫滩地,由于河西新城大规模开发建设和地质条件的影响,地面沉降已成为该区域城市发展中不容忽视的问题。Sentinel-1数据是目前在轨运行的免费SAR数据,其具有较短的重访周期和较大的幅宽,为实现大范围长时序的地表形变监测提供了重要的数据源。利用短基线集干涉（SBAS-InSAR）技术对2015年4月至2018年4月覆盖南京河西地区的19景Sentinel-1A数据进行处理,获取了研究区2015—2018年间的地面沉降结果,并结合城市开发、人口分布等信息深入分析了地面沉降分布特征和成因。     

利用Sentinel-1 SAR数据及SBAS技术的大区域地表形变监测

雷达干涉测量技术为地面沉降高精度快速准确监测提供了新的手段。对于数万平方千米的大范围地面沉降,要求测量手段不仅具备高精度,还要具备大范围同步测量的能力。为解决这一问题,本文提出了利用Sentinel-1数据结合SBAS技术的监测方法,首先对黄河三角洲区域进行形变监测,然后利用CORS数据进行验证,最后对地面沉降的时空分布情况进行分析。该研究证明了采用该方法对大区域形变监测的适用性,为该区域沉降预防和治理提供了重要依据。