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。     

河北邢台隆尧地裂缝活动PS-I nSAR监测与分析

河北隆尧地裂缝是我国华北平原地区目前发育规模最大的一条地裂缝.为掌握和分析该地裂缝活动区域形变的变化特征及地裂缝发育特征、成因机理.利用2009-2010年间16景Envisat数据和2007-2011年间15景ALOS数据,采用PS-InSAR技术对该地区进行了监测.结果表明,在2007-2011四年间,邢台地区地面沉降主要分布在城镇、地下水开采区以及断裂带附近.最大年沉降速率达到60mm/a.结合河北断裂带地质构造资料分析,得出邢台市隆尧地裂缝受到隆尧断裂带以及地下水开采的影响.     

郑州市地裂缝遥感识别与监测

根据坡度分析在灾害防治与水土保持工作上的应用,提出了以IPTA技术获取的地面沉降速率图为数据源,利用地面沉降坡度分析开展地裂缝遥感识别;以郑州市为研究区,根据地面沉降坡度分析识别出的目标区,在郑州市区首次发现因差异性地面沉降造成的地裂缝,实地调查发现该地裂缝东西长约2 000 m,已经造成附近10余处建筑物受损,监测结果表明该地裂缝存在明显的三维形变;实地调查和监测结果证明,地面沉降坡度分析不仅可以用于地裂缝的识别,也能用于地面沉降危险性分区,对地质灾害防治减灾有一定的指导意义。     

利用压密方程计算分析西安市地面沉降特征

利用西安市地下水位监测资料,基于水文地质三维结构模型,在不考虑粘土层滞后压缩变形的理想情况下,采用压密方程计算获得西安市抽取地下水可引起的理论地面沉降量及沉降分布特征,结果表明:计算所得沉降显著区位于西安市西南部的高新区及东南部的曲江新区,沉降量呈由北向南递增的特征,与InSAR监测结果整体趋势具有较好的一致性;地面沉降分布特征受到活动地裂缝影响,沉降曲线呈近NE向偏转展布。研究结果可为沉降灾害预防研究提供宏观的参考信息。     

GPS技术在西安市地面沉降与地裂缝监测中的应用

为了研究监测西安地区地面沉降与地裂缝灾害的变化情况,建立了该地区高精度GPS监测网.着重介绍了该GPS监测网设计方案和外业观测方法,并对内业数据处理中的关键技术进行了深入研究,提出了一套适用于大城市地面沉降与地裂缝灾害监测的作业方法和数据处理方案.通过西安地区地面沉降和地裂缝的GPS监测实践,验证了本文提出的监测网的布设原则、GPS外业施测和内业数据处理方案是切实可行的,并且通过GPS监测获取了西安地面沉降和地裂缝近期活动的有关数据信息,获得了与精密水准结果与地质资料具有较好一致性的结果.     

西安地面沉降与地裂缝GPS监测网的设计与实现研究

本文针对GPS用于地面沉降监测的有关技术问题,结合西安地面沉降与地裂缝GPS监测,提出并研究了在西安布设建立GPS地面沉降,地裂缝监测网的有关技术和实现的技术方法,并在实际中取得了理想的结果。     

利用机载LiDAR数据提取与分析地裂缝

机载激光扫描可获取植被茂密地区的数字地形模型(DTM),但将其用于茂密植被覆盖区地裂缝提取方法的研究还不多见。以湖南冷水江市浪石滩为试验区,基于机载Li DAR的激光点云数据,研究了植被覆盖区地裂缝的提取方法,分析了地裂缝的微地貌特征。首先对离散的三维激光点云数据依次进行基于不规则三角网滤波、高程滤波及回波信息强度滤波提取地面点,以保留完整的微地貌微特征;然后构建不规则三角网,反距离加权内插生成数字高程模型(DEM),提取地裂缝识别参数,同时基于最小曲率对地裂缝进行线性探测,提取地裂缝的长度信息,且利用地裂缝剖面信息分析其微特征,结合识别参数分析地裂缝的稳定性。研究结果表明:利用机载Li DAR点云数据提取的地裂缝识别参数,能够确定地裂缝的位置、坡度坡向、长度和深度信息,有助于判定地裂缝的稳定性;在植被较为茂密、地面点密度稀疏的区域,保留一定的低矮植被所提取到的DEM能更好地保留地裂缝的微地貌特征。     

来宾市岩溶塌陷的时空分布特征分析

岩溶塌陷是广西重要的地质灾害现象,对环境和人民的生命财产危害极大。本文借助于GIS技术分析研究岩溶塌陷的时空分布特征。首先,分析了来宾市塌陷区的形成条件因素,塌陷形态特征;其次,利用ArcGIS空间分析功能分别做断层、塌陷坑缓冲区,分析断层、地裂缝与岩溶塌陷坑的分布规律特征,并就这些空间分布特征分析受断层影响分布的塌陷坑发生条件、塌陷坑和地裂缝的关系;最后,分析塌陷坑、地裂缝变量随降雨量控制的时间延续性特征,实现对研究区岩溶塌陷的时空分布特征的可视化表达。实验证明,该方法是GIS技术在岩溶塌陷时空分布特征研究中的有益尝试,为后续塌陷灾情评估提供了辅助性参考。     

连云港地面沉降监测与驱动因素协同分析

针对江苏连云港地区在多因素共同作用下形成的复杂地面沉降问题，该文提出一套以合成孔径雷达干涉(InSAR)为主、有机结合地面常规测量、地下水位及分层位移监测的“星—地—内”立体综合观测与驱动因素协同分析框架，并成功应用于获取研究区2012—2020年的地面沉降时空变化特征。结果表明，研究区沉降受不良地质条件、独特沉积特征及人为活动共同作用，监测时段内最大累计沉降量达到571 mm;综合时空变化特征来看，连云区沉降主要由软土固结和工程建设活动引起，呈持续发育状态；灌南和灌云区沉降由地下水开采引起，但不同阶段采水层位和需求存在明显差异：2012—2016年以开采深层地下水满足工业和生活需求为主；2017—2020年则以水产养殖过程中的浅层地下水开采为主。     

国务院关于加强地质灾害防治工作的决定 国发〔2011〕20号

我国是世界上地质灾害最严重、受威胁人口最多的国家之一,地质条件复杂,构造活动频繁,崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降、地裂缝等灾害隐患多、分布广,且隐蔽性、突发性和破坏性强,防范难度大。特别是近年来受极端天气、地震、工程建设等因素影响,地质灾害多发频发,给人民群众生命财产造成严重损失。为进一步加强地质灾害防治工作,特作如下决定。     

基于SBAS-InSAR技术监测西安市地表形变特征

地面沉降是西安市最为严重的地质灾害之一。本文基于SBAS-InSAR技术处理了西安市2018—2021年36景Sentinel-1A影像,获取了西安市最新的地表形变特征,并分析其成因。研究表明：(1)2018—2021年西安市主要地表形变区域为鱼化寨地区、电子城地区、三爻-凤栖原地区、城墙南部区域;(2)鱼化寨及电子城地区已转为抬升趋势,城墙南部一直处于抬升阶段,三爻-凤栖原地区呈下沉趋势;(3)西安市地表形变主要受承压水开采及回灌的影响,地裂缝则显著影响了地表形变的分布及走向,建筑载荷也对地表形变有一定的影响。     

江苏沿海地面沉降的高分辨率时序InSAR监测与分析

为掌握江苏沿海地区地面沉降最新情况并查明主导因素,该文以广域高分辨率时序InSAR分析为处理方法,解译获取了该区域地面沉降现状,并利用基岩标测量数据评价了监测结果的可靠性,同时综合地质条件、实地调查等方式实现了研究区地面沉降影响因素的详细分析。结果表明：InSAR与基岩标数据对比中误差为2.58 mm,一致性程度高;监测时段内研究区地面沉降呈小范围、零星分布发育特征,且与水产养殖大棚、厚软土区空间分布高度一致,说明水产养殖大棚抽采地下水与软土区施工建设是江苏沿海地区现阶段地面沉降的主要影响因素;研究区沉降速率超过80 mm/a的严重区面积达到了15.8 km²,且全部位于连云港市。     

全国地面沉降InSAR调查与监测工程进展介绍

正地面沉降是我国中东部平原、盆地和三角洲地带面临的主要地质灾害,以华北平原、长江三角洲、汾渭盆地为代表的3大地面沉降区产生大范围沉降现象,局部伴有地裂缝发生,其影响范围广、防治难度大,形成之后往往难以恢复。从2005年起,根据国土资源部统一部署,中国地质调查局针对全国地面沉降调查监测与防治管理需要,安排中国国土资源航空物探遥感中心率先在华北平原开展大范围地面沉降InSAR(雷达干涉测量)监测技     

基于对象的地裂缝分步提取方法研究与应用

基于遥感影像的区域尺度地裂缝自动提取技术存在光谱范围不确定和几何特征多样导致提取精度低的问题,对此提出了一种基于对象的地裂缝分步提取方法。首先,对影像进行分割,根据分割对象的光谱和几何特征,掩模去除与地裂缝区别较大的地表干扰要素;然后,提取影像中的线性对象,去除不具有线性特征的地表要素;最后,计算线性对象的分形特征,进一步区分地裂缝和其他线性地表要素,实现地裂缝的精确提取。以鄂尔多斯东北部某煤矿开采区为研究区进行实验,结果表明,该方法能够有效地提取地裂缝,正确率达到85. 7%,高于传统监督分类精度(57. 1%)和知识模型提取精度(71. 4%)。在提取结果的基础上,研究了典型研究区的地裂缝分布特点,分析其与采空区位置以及地形的空间关系,结果显示该研究区的地裂缝个数与采空区距离呈现负相关关系,而与地形没有明显的相关性。研究可为区域性地质环境保护和矿区煤炭资源合理开发提供必要的技术支撑。     

PS-InSAR技术在郑州市地面沉降调查中的应用

本文以郑州市为研究区,利用2004年~2010年间26景Envisat-1雷达图像,采用永久散射体干涉技术(PS-InSAR)揭示了郑州市地面沉降的空间分布特征;根据InSAR解译结果开展地面沉降调查;并结合郑州市的地质构造、地下水以及城市建设等资料初步分析了郑州市地面沉降原因。     

不同手段和尺度下地面沉降时空变化特征分析——以深圳大空港区为例

本文利用不同手段和不同尺度的地面监测方法,分析城市填海区地面沉降的时空变化特征。通过深圳市大空港区的地面沉降监测工程实例分析,结合精密水准测量和遥感监测手段,实现了不同尺度地面沉降监测,获取该区域地面沉降时空变化特征。研究结果表明,精密水准测量方法与遥感监测方法均发现了会展中心周围道路产生的沉降,具有相同的变化特征。精密水准监测方法能较精确地获取局部地面沉降量,在石围路的建筑基坑周边产生最大为-303.6mm的地面沉降。结合不同手段和不同尺度的监测方法,可以较全面获取监测对象的形变特征。     

时序InSAR技术的潍北平原地面沉降分析

针对潍北平原地区较为严重的地面沉降灾害,该文通过长序列地面沉降监测资料全面掌握了该地区地面沉降现状,为该地区地面沉降的预防治理提供科学依据.该文利用SBAS-InSAR技术对潍北平原地区2017年8月-2019年10月期间的Sentinel-1A数据进行了处理.基于水准测量数据对监测结果进行验证,获取了该区域的地面沉降时空分布特征,对沉降典型特征点的时序形变特征进行了分析,研究了地面沉降与地下水之间的相关性.结果表明:2017-2019年间最大沉降速率超过50(mm·a-1)的区域主要包括寿光市羊口镇、营里镇、侯镇,寒亭区大家洼镇、央子镇以及昌邑市龙池镇;地面沉降受地下水超采的影响较为显著,地面沉降漏斗与深层地下水降落漏斗分布特征基本一致.     

利用TPCA分析北京平原区地面沉降的时空演化特征

时间主成分分析（temporal principal component analysis,TPCA）可用于地学领域中提取时空数据的时序特征和空间分布特征,北京平原区的地面沉降具有典型的时序和空间特征。在利用永久散射体干涉测量技术获取的北京平原区2003—2010年地面沉降数据的基础上,采用TPCA方法分析了北京平原区地面沉降时空演化特征。经分析发现:（1）TPCA分析得到的第一主成分反映了地面沉降在该长时序阶段的空间分布特征。（2）第二主成分得分为正的空间点与可压缩层厚度在130 m以上的区域在空间分布上有一致性和相关性。（3）在空间上,第一主成分为负值与第二主成分为正值的永久散射体点分布在年均沉降速率30 mm/a以上的严重沉降区域。严重沉降区具有明显的南北沉降分类现象和季节性差异,具体表现为:北部沉降区在春夏季节的沉降量大于秋冬季节;南部沉降区则与之相反。总之,基于时间主成分分析方法可分析得到研究区的地面沉降时空演化规律,为城市安全监测提供数据支撑。     

基于InSAR的京广高铁郑州段地面沉降调查与监测

以郑州市为研究区,利用2016—2017年间的Radarsat-2雷达图像数据,采用短基线干涉技术(SBAS-InSAR),揭示了郑州段高速京广铁路沿线地面沉降的空间分布特征;根据InSAR解译结果开展地面沉降调查;结合郑州市的地质构造、地下水以及城市建设等资料初步分析了郑州段石武高铁沿线地面沉降原因。     

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。