InSAR技术在上海地面沉降监测中的应用研究

该文详细论述与分析了上海传统监测地面沉降方法及InsAR技术方法的特点,着重阐述了上海地区应用InSAR技术监测地面沉降的最新进展,通过介绍国外先进InSAR技术软件在上海地区的应用分析,与自主开发的InSAR技术软件在上海地区的应用进行对比,采用大量实测数据及多种评价方法对解译结果进行校正,由此得到一些初步认识.     

InSAR技术及其在沧州地面沉降监测中的应用

随着城市建设的飞速发展,地面沉降危害日益显著,常规的测量方法尽管精度高,但是成本高、采样精度低、测量时间周期长,已经无法满足当今社会的要求。合成孔径雷达干涉测量(InSAR)已成为测量地球表面变化极具潜力的技术,它可以大面积的采样、测量时间短,同时成本也很低。沧州地区至2001年沉降中心累计沉降量已达2236mm。文中介绍用合成孔径雷达干涉测量进行沧州地区地面沉降监测的试验,最后利用InSAR的差分技术得到的沧州地区的地面沉降监测结果,并据此得到一些初步认识。     

北京地面沉降InSAR监测效果分析

在分析北京地面沉降灾害现状、现有监测方法和技术手段基础上,对LglnSAR监测与传统分层动态监测、高精度水准测量、GPs测量等在区域地面沉降监测时效性、精确性和经济性等之间的差别,并以北京地铁13号线地面沉降InSAR监测为例,分析其优势与不足,为优化北京地面沉降监测资源、全面开展线性工程地面沉降灾害监测提供参考,以助于推进首都减灾防灾工作进程。     

GeoWatch InSAR数据处理技术及在天津地面沉降监测中的应用

本文介绍了一种新的星载合成孔径雷达干涉测量数据处理技术（GeoWatch InSAR技术）,具有下述特点和优势：1.对城市和郊区农村全面连续覆盖,不仅包括建筑物,而且包括路面、广场、飞机跑道等其他地物和半植被覆盖的自然地区;2.合成处理多景/多波段/多模式/多极化/多轨道/多卫星平台的数据,从而缩短观测时间,提高精度和覆盖;3.所有结果为真正射投影图像,支持各种比例尺和范围的面状连续监测;4.支持ERS-1＆2、ENVISAT、ALOS PALSAR、JERS-1、RADARSAT-1＆2、TerraSAR、COSMO-SkyMed（CSK）和将来中国的HJ1小雷达卫星群。用此技术处理了天津地区的ENVISAT数据,得到了范围（抽样间隔）分别为100km×100km（50m×50m）、天津市（20m×20m）、廊坊市（15m×15m）及胜芳镇（7m×7m）的全面连续的地面沉降率图像,显示了它在地面沉降监测中的独特优势和应用前景。     

INSAR技术在北京来广营地区地面沉降监测中的应用

北京市平原地区地面沉降危害日益显著,合成孔径雷达干涉测量（InSAR）具有快速、高精度、周期短等优势,可为城市地面沉降监测提供有效的技术手段。本文选用ENVISAT-1卫星SAR数据监测研究2004-2005年北京来广营地区地面沉降,利用InSAR差分技术得到该地区地面沉降监测结果。     

D—InSAR技术在西安地面沉降监测中的应用

基于D—InSAR技术,对西安市因过量抽取地下水导致的地表缓慢沉降做了深入的应用研究,利用已有的西安地区SAR图像做了差分干涉测量的试验分析。结果显示,D-InSAR技术已经能够很好的应用于城市地区厘米级地面沉降的监测。     

基于InSAR监测的地面沉降时空演化特征研究：以连云港市为例

地面沉降的发生发展与人类社会经济活动息息相关,随着沿海大开发的持续推进,地面沉降中心由内陆向港口、海堤及围填海区域发生转移,沉降影响因素也由单一向混合型转变,而InSAR监测的区域全覆盖特性正好可以匹配如今不断变化的监测需求。文章以连云港地区为例,在简述基于InSAR的地面沉降监测成果的基础上,进行多源数据对比与验证,从而对InSAR监测成果进行验证与评价,最终结果一致性好、可信度高,满足目前地面沉降监测精度要求,为城市地面沉降监测技术体系的优化与完善提供数据支撑。     

华北平原地面沉降调查与监测

华北平原是世界上超采地下水最严重的地区,也是地面沉降面积最大的地区。大约有70,000 km2的地下水水位低于海平面。随着近"# 年来的经济快速发展、城市化进程的加快、地表水污染程度的增加、高层建筑的施工以及对地下水的需求与日俱增,华北平原地面沉降呈现加剧的趋势。对华北平原地面沉降调查与监测提出了一套探索性的工作思路,并在基础监测设施的建设以及综合分析研究方面取得一些积极成果。     

集成DInSAR与SBAS InSAR的淮南丁集煤矿地面沉降监测

矿区地面沉降具有“快速”位移和高度非线性的特点,常用的DInSAR和SBASInSAR均无法获得连续高精度的地面沉降监测结果。本文基于覆盖淮南丁集煤矿的17景Sentinel-1 SAR影像分别进行累积DInSAR和SBAS InSAR处理,利用Kriging插值对两种差分干涉技术得到的结果进行集成,获取2020年10月17日~2021年4月17日期间的矿区地面沉降信息,并对监测结果进行评估和分析。研究结果表明：丁集煤矿开采沉降现象严重,监测时段内丁集煤矿共有4个沉降漏斗,DInSAR和SBAS InSAR监测到的沉降位置、范围和变化趋势基本吻合,但两者所得的沉降量差异较大。而基于Kriging插值的DInSAR和SBAS InSAR集成结果,在沉降漏斗边缘区域很好地保持了SBAS InSAR的监测精度,并且有效地解决了SBAS InSAR在沉降漏斗区无法获取高相干像元产生空洞的问题,得到了连续高精度的矿区地面沉降结果,为矿区沉降监测提供了有效途径。

     

基于SBAS技术的南京市地面沉降监测研究

利用覆盖南京市2007—2011年共17景ALOS PALSAR影像,通过短基线方法（SBAS）对研究区进行地面沉降监测,获取了时间形变特征、累积沉降量和年平均沉降速率,研究区平均沉降速率最大达-49.3 mm/a。在此基础上,通过搜集的南京市9个CORS点数据对SBAS结果进行验证,两者结果吻合度高,最大与最小偏差分别为4.4 mm/a和-4.6 mm/a,证明利用短基线方法在南京这种以平原地貌为主的地区进行地面沉降监测是可行的。     

榆神府矿区地面塌陷特征及环境问题

在遥感解译的基础上,实地调查了神木县煤矿开采区地面塌陷现状,阐述了地面塌陷分布、发育特征及发育规模。共发现大面积地面塌陷30处。地面塌陷规模以中型为主,稳定性以较差为主,险情等级以小型为主,均为高强度采煤造成。单个塌陷区最大面积27.67 km²,煤炭开采强度与塌陷发育程度关系密切。论述了石圪台村、榆神路煤矿、蛇疙瘩村、榆家梁煤矿、后柳塔村、沙沟茆村等典型村镇地面塌陷特征。地面塌陷导致的地质环境问题日益突出,截至2015年4月30日,已经导致了48次1.5~3.3级的塌陷地震,诱发区域性地下水水位下降、井泉干涸与河流断流、水域面积萎缩,并进而产生一系列生态环境问题。     

基于InSAR技术的大同市云冈矿区地面沉降监测

大同市煤炭资源丰富,但煤矿开采活动造成的地面沉降等地质环境问题一定程度上制约着矿区发展。为监测大同市云冈矿区的地面沉降特征,基于哨兵-1A卫星数据,文章使用星载合成孔径雷达差分干涉测量技术(Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar,D-InSAR)技术处理2020年6—7月的2景影像,初步获取矿区沉降区域特征,监测区最大沉降量达4.6 cm/36 d;采用小基线集差分干涉技术(Small Baseline Subset InSAR,SBAS-InSAR)处理2019年1月—2020年12月的24景影像,得到监测区部分沉陷区域的长时间序列形变量,该形变量与2020年1月—2020年9月的同地区25景影像数据永久散射体合成孔径雷达干涉测量(Persistent Scattered Interferometric Synthetic Aperture Radar,PS-InSAR)监测形变空间分布一致,形变趋势吻合。综合以上3种InSAR监测结果表明,监测区内存在多达12个明显快速沉降区,均分布于矿区内,其中最大沉降速率达180 mm/y,2019—2020年最大累积沉降量为333 mm,东南部城市区域没有明显形变迹象。研究结果为矿区沉降监测及合理开采提供科学依据。     

蔚县矿区地面沉陷InSAR多维形变监测

河北蔚县是我国华北地区最大的地下采煤区之一,该地区长期存在采矿塌陷灾害,不仅威胁采矿安全,而且严重破坏当地生态环境。本文基于合成孔径雷达干涉（InSAR）这一新型空间对地观测技术,采用61景Sentinel-1A/B干涉宽幅（Interferometric Wide swath,IW）模式数据进行矿区形变观测,获取整个矿区在2017—2018年间的地表形变空间分布特征,并对矿区地表的沉降量级及面积进行详细的统计分析。此外,采用融合多轨道SAR数据的多维形变时序估计方法,对西细庄矿数据进行东西向和垂向的二维形变分解,获取该矿的二维形变时间序列。结果表明：除南留庄井田外,其余三大井田在监测期间均存在不同程度的地面沉陷灾害;整个矿区年沉陷速率超过-10 cm/a的区域达到了2.16 km²;受成像几何影响,不同轨道数据获取的形变结果存在一定差异;西细庄矿以垂向形变为主,伴随明显的东西向水平形变。研究结果为蔚县矿区地面沉陷监测与煤矿安全开采提供数据参考。     

皖北刘桥矿采煤塌陷区生态环境动态监测

基于多时相的遥感影像数据,采用遥感技术动态监测皖北刘桥矿区近20 a来土地覆盖变化、塌陷积水区水深及分布和水环境富营养化状态。监测结果表明:2012年矿区塌陷积水面积已达到研究区总面积的23.86%,最大积水水深超过4 m,积水区水质已达到轻度-中度富营养化状态。在此基础上,根据因地制宜、合理开发的原则,对塌陷水域进行划分,提出建立以生态农业为核心,集成景观湿地、休闲娱乐和调蓄功能的采煤塌陷区生态环境综合治理模式。     

特大采空区上覆岩层地压与地表塌陷灾害监测研究

大红山铁矿采用无底柱分段崩落法开采形成了3个规模巨大的采空区,采空区上覆岩层移动与地表开裂塌陷将导致露天采场发生滚石地压灾害、井下采场产生空气冲击波次生地质灾害、地表与井下发生泥石流地质灾害等。针对上述问题,采取了多通道微震监测、非接触式岩移实时监测、基于手持式GPS仪的地表开裂范围监测和基于全站仪的地表沉降与水平移动监测的多种综合地压监测手段,对上覆岩层崩落高度、上覆岩层下沉变形量、地表开裂范围和地表沉降与水平移动等进行了监测,通过两年的监测获取了大量的监测数据,经分析表明,采空区上覆岩层崩落高度约在+1 090⁺1 060 m,上覆岩层+1 090 m平巷内观测点累计沉降量为1 350 mm,地表开裂范围位于以岩移角为75°划定的地表岩移范围内,地表测点最大累计沉降与水平移动量为1 779与948 mm,上覆岩层与地表的变形移动活动处于稳定渐进可控的状态,目前不会发生上述地压地质灾害。     

苏锡常地区地面沉降监测方法体系建设

运用精密水准测量、自动化监测、GPS测量、In SAR监测、光纤监测等多种技术手段开展了苏锡常地区地面沉降监测工作。随着地面沉降时空动态的不断演变,不同监测技术手段的应用效果出现较大差异,需要探讨动态变化的地面沉降条件下不同监测方法的适用性,并以此建立更为高效、可靠的监测方法体系。笔者在总结以往工作基础上,对所使用的方法进行了梳理和总结,分析了不同方法的优缺点及其适用性,提出应根据工作程度实施各种监测技术方法搭配及集成应用的监测方法体系的结论。