一种多源地面沉降监测数据融合方法及其应用

本文利用精密水准、GNSS和时序InSAR 3种技术手段开展多源地面沉降监测数据融合研究。首先统一3种监测手段的时空基准,然后采用Bland-Altman方法分析监测结果一致性,并采用曲面拟合方法建立监测数据间的模型关系,得到综合精密水准、GNSS和时序InSAR优势的面状监测结果。研究结果表明：研究区主要沉降区域位于沛县安国镇、龙固镇、朱寨镇、大屯街道及丰县分凤城街道,矿产资源开采是导致区域沉降的主要因素。监测周期内的最大沉降速率为29.8 mm/a,地面沉降速率超过10 mm/a的沉降区面积为2 018.8 km²,占总面积的61.9%。     

济宁地区高速公路沉降监测与分析

针对煤炭开采导致地面沉降比较严重的问题,以济宁地区为研究区,利用2008年1月至2010年2月共6景ALOS PALSAR数据,开展高速公路沉降监测与分析。通过双轨D-InSAR进行差分干涉处理,提取了地面形变图。研究发现,挖掘煤炭、开采地下水等人为因素造成的地表沉降明显,年均沉降量达55mm;高速公路沉降程度较轻,年均沉降量为4.7mm;还发现,矿区开采等人为因素会对高速公路产生影响,不同的地质条件也会导致高速公路发生不同程度的沉降。     

SBAS-InSAR技术在矿区地表沉降监测中的应用

滩地和沙丘地区的矿区地表形变具有复杂性和特殊性,常规监测手段无法获得长期有效的监测结果,传统的雷达差分干涉测量技术(DInSAR)易受时空失相干、大气延迟等因素的影响而降低监测精度.以营盘壕煤矿2101和2201两个工作面为例,采用差分干涉测量短基线集时序分析(Small Baseline Sub-set-Interferometry SAR,SBAS-InSAR)技术对Sentinel-1A的84轨道的17景数据进行时序分析,获取了矿区2018年9月8日至2019年3月19日的累计沉降量和沉降速率等信息,直观地展现了矿区沉降状况.对研究区监测结果进行点、线、面的分析,发现累积沉降量和时间呈线性关系,新开采的区域的沉降在整个区域沉降中影响最大,较晚开采的区域在矿区沉降中为主要影响因素.     

新兴煤炭资源城市地表沉降监测与治理方法研究

菏泽市郓城县作为新兴的煤炭城市,是国家重要的能源基地,伴随煤炭资源开采而来的各种地质环境问题,给当地群众生产生活以及经济社会发展带来不利的影响。本文基于高精度水准测量、GPS测量和合成孔径雷达干涉测量技术获取郓城县近1 000 km~2范围监测区煤矿开采区域2016年沉降监测数据,同时利用同时期机载LiDAR点云和山东省"十一五"1∶10 000基础测绘高程点成果生成沉降等值线图,两者对比发现沉降范围和沉降结果吻合较好,监测区最大沉降量达100 mm。     

基于二等水准测量的矿区沉降监测研究分析

本文主要以我国东北某矿区为研究区域,根据开采方提供的矿区施工开采挖掘图在矿区周边布设二等水准测量监测网。通过对矿区三年间采集的四期水准测量数据进行处理,得到研究区的地表沉降规律。结果表明:在监测的三年期间,研究区始终处于沉降状态,其中矿区开采中心的沉降速度要明显大于周边地区,三年间的最大沉降量为0.29m。     

利用SBAS时序技术识别地热资源开采引起的地表形变

本文以地热资源丰富的雄安新区为研究对象,利用SBAS技术对2015年7月至2019年2月的42幅Sentinel-1区域卫星影像和2016年8月至2018年12月的10幅ALOS-2区域卫星影像进行处理,以此获取雄安新区的时间序列地表形变。研究结果表明,雄安新区整体地表沉降严重,且沉降区主要集中在雄县和容城县,其中雄县沉降最为严重,沉降中心累计沉降量超过330 mm,容城县沉降中心累计下沉量超过120 mm。结合地热井位置和地热开采历史,由时间序列分析表明,大量开采地热资源会引起地表沉降现象。     

D-InSAR在济宁矿区地面沉降监测中的应用

合成孔径雷达差分干涉测量技术(differential interferometry synthetic aperture radar,D-InSAR)已在矿区地表沉降监测中得到广泛的应用。论文选取2景2009-01-10—2009-02-25覆盖济宁矿区的L波段的ALOS PALSAR影像。基于SarScape软件对研究区进行双轨差分干涉处理,得到一系列结果图;选取两个沉降明显的区域进行精细化分析;结合GIS软件得到整个研究区的沉降分布以及各沉降区在监测时间段内的沉降量和沉降面积等信息。研究表明:利用双轨D-InSAR技术可以获取研究区沉降的整体分布情况和具体煤矿区开采引起沉降量和沉降影响范围等信息,从而为治理煤矿区开采引起的地面沉降情况提供一定的技术支持和经验借鉴。     

InSAR地表沉降监测在豫北平原的应用研究

以华北平原(河南部分)为研究对象,采用短基线集InSAR监测技术,基于RadarSat-2雷达图像数据,以形变监测为需求,对该区域开展地表沉降监测,并分析其成因.整体反演沉降区与城市发展形成的地下水漏斗区、地热应用密集区以及濮阳油田开采沉降区的空间分布基本吻合,进一步证明人类社会活动是形成地表沉降的重要因素.     

基于SBAS-INSAR的德兴矿区沉降监测与分析

以江西省德兴市矿区为例,采用小基线集技术即广域差分增强系统-干涉雷达(Satellite-Based Augmentation System-Interferometric Synthetic Aperture Radar,SBAS-InSAR)技术处理该区域2018年12月29日至2019年12月24日共30景升轨哨兵1号(Sentinel-1A)数据,对该矿区进行地表沉降分析.研究结果表明,研究区内有三处明显沉降,分布在研究区的西南部、东南部以及北部,其中西南部沉降最为严重,最大年平均沉降速率为490 mm/a.针对沉降较为严重的区域选点进行特征点时序分析,结果表明,选取的特征点随着时间的推移其累积沉降量逐渐增大,并在研究时间跨度之内没有减缓的趋势,矿区持续开采诱发的地面沉降会给地质结构和周围居民的生活产生一定影响.     

多源卫星遥感的湖南矿山违法开采时空变化

近年来不合理的开发利用矿产资源一直是备受关注的问题,对违法开采矿产资源的时空分布特征研究显得尤为重要.为解决大范围矿产资源违法开采信息获取难、精度低,数据零散、缺乏长时序的问题,本文提出了基于多源卫星遥感数据与克立金数据分析相结合的矿山违法开采时空分布特征研究方法.首先以湖南省为研究区域,采用2010年—2017年多时...     

基于高分辨率PS-DInSAR的城郊地表沉降监测

随着城市的扩张,大型城市的郊区逐步成为新的工业生产及居民中心,为满足生产及生活用水需求,地下水被大量开采,进而导致地表沉降。目前对地表沉降的监测多集中在城市区域,城郊的地表沉降较少受到关注。本文提出使用高分辨率永久散射体（PS）雷达盖分干涉（PS-DInSAR）技术对大型城市郊区的沉降进行监测。选取某市城郊为实验区,使用覆盖该区的16幅高分辨率TerraSAR影像为数据进行PS-DIn-SAR沉降建模和解算,获取了谈区大范围的高分辨率沉降信息。谈市效区最大年沉降速度达到62mm/a（即年沉降量）,平均沉降速度为24mm/a。分析表明,该区域的不均匀沉降与地下水的开采密切相关。     

基于SBAS-InSAR技术和Sentinel-1A的城市地表沉降监测

基于SBAS-InSAR技术对覆盖研究区2017—2018年20景Sentinel-1A影像数据进行处理,得到研究区年沉降速率及时序形变信息,并与PS-InSAR结果进行对比验证,最后进一步分析了研究区沉降的成因.结果表明沉降主要发生在燕郊镇中部与西部区域,平均沉降速率超过20 mm/a,集中沉降区域平均沉降速率超过3...     

基于差分雷达干涉测量的矿区地面沉降监测研究

收集了1992年12月至1998年6月JERS-1L波段雷达数据,利用差分雷达干涉测量技术进行地面沉降监测研究。通过"二轨法"进行差分处理,选择其中的6景差分雷达干涉图进行分析。在研究区内发现了4个沉降区域,并按照时间序列通过对地面形变图进行分析,获取其中两个沉降区最大的垂直沉降量。     

利用时序InSAR技术分析北京及河北廊坊地面沉降

利用带大气估计模型的时序InSAR方法对24幅覆盖北京及河北廊坊的Envisat-ASAR影像数据进行了时序分析,获取了该地区2007年4月—2010年9月的地面沉降速率及均方差。发现了以北京朝阳区和通州区交界处为中心和以河北廊坊城区为中心的两个沉降区域,中心区平均沉降速率分别为35mm/a与22mm/a。研究区域形变速率均方差1.5mm/a。研究结果表明:利用时序InSAR技术进行城市地表沉降监测具有较好的精度及稳定性;产生该沉降的可能原因为地下水的开采、城市基础建设的发展及工业用地量、人为活动的增加。     

基于PS-InSAR的聊城东部地表沉降监测与分析

国家新型城镇化发展规划对优化城镇化布局及形态、健全防灾减灾救灾体制提出了要求,近几年随着工业化发展,地表沉降现象从大中型城市向城镇发展,城镇地区的地表情况越来越引人重视。聊城位于鲁西平原地区,地质构造疏松,由于矿产、地下水开采等原因,出现地表沉降现象。为加强该地区防灾减灾能力建设,本文采用PS-InSAR技术,利用2016年3月至2018年3月的52景Sentinel-1数据对聊城东部地区地表沉降情况进行了监测与分析,结果表明沉降主要发生于茌平及聊城市区东南部,沉降面积达900 km2,最大年平均沉降量达-135.3 mm/a,测区范围内沉降具发展空间大、发展趋势强等特点。本文根据该区域沉降特征结合历史影像资料,推断出地表沉降主要原因为过度开采地下水,并根据该区域水源分布特征提出几点建议。     

综合莫兰指数和交叉小波的不均匀沉降量化分析

由于针对地面沉降不均匀态势的量化分析较少,采用永久散射体干涉测量(persistent scatterer inteferomotry,PSI)方法获取北京平原地面沉降信息。根据浅地表空间利用差异在沉降漏斗区选取5个典型区,基于空间自相关分析和小波分析方法,量化了各区地面沉降空间和时序不均匀程度。并研究了浅地表空间利用差异和地下水位变化对空间和时序不均匀沉降的影响。研究发现:①5个区域每年累计沉降量和时序沉降量的莫兰指数大小关系相同,均为I_5 I_3 I_1 I_2 I_4,结合浅地表空间利用情况,区域3和4不均匀沉降的影响因素较复杂,区域1,2和5沉降空间不均匀程度与空间利用复杂程度呈正相关;②各区地下水流场变化的波动大小和持续时间长短直接影响区域时序沉降不均匀程度。     

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。     

西藏各行政区矿产开采强度遥感分析

矿产开采强度可以反映区域内矿产资源开采的集中分布情况,为制定相应的矿产资源规划、统筹地方经济发展等提供决策依据。为了分析西藏不同行政区域的矿产资源开采强度,利用2016年和2017年获取的遥感数据,使用室内遥感信息提取与野外现场调查验证相结合的技术方法,调查了西藏各行政区2016年和2017年的矿产资源开发占损土地情况。基于上述遥感调查成果,分析了西藏各行政区2016年和2017年的矿产资源开采强度,并分析了开采强度的变化情况。分析结果表明,墨竹工卡县、堆龙德庆区、达孜县、城关区、仲巴县是矿产开采强度最高的5个县; 2016—2017年,扎囊县、墨竹工卡县、堆龙德庆区、桑珠孜区、乃东县是矿产开采强度增强最多的5个县,而城关区是开采强度减弱最多的地区。     

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。     

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。