Sentinel-1A卫星的黄河三角洲近期地表形变分析

为了实现对黄河三角洲近海沿岸大范围形变监测,该文采用欧空局新一代SAR卫星哨兵一号(Sentinel-1)TOPS模式数据进行监测。该文利用多主影像相干目标小基线干涉技术(MCTSB-InSAR)对覆盖黄河三角洲地区的整景Sentinel-1A数据进行了时序干涉处理,提取了整个黄河三角洲近海沿岸地区2016年1月至2017年5月22景Sentinel-1A的地表沉降信息,并对主要的沉降中心分析了其沉降原因。结果表明,黄河三角洲近海沿岸地区存在10个显著的沉降中心,河口区广河村国星兴盐场内最大年均沉降速率达464.5(mm·a~(-1))。沉降原因主要是由于抽取地下卤水进行工业制溴、制盐,油田抽采(采油和抽取地下水用于回注)等,并且地下卤水资源的开采对黄河三角洲近海岸区域地面沉降的贡献最大。     

基于时序InSAR的即墨市区地表形变监测

地面沉降是一种对地面及地下基础设施造成安全隐患,对经济可持续发展和环境保护产生破坏影响的地质灾害现象。本文使用2017年5月至2018年5月16景Sentinel-1A卫星SAR影像,根据D-InSAR的初步形变监测结果将即墨城区内沉降明显的区域作为研究区,基于PS和SBAS两种时序InSAR方法对该区域进行地面沉降监测,获得的沉降分布和形变时序结果吻合。地面沉降的分布与新建高层建筑区吻合,地面形变趋势与区域降水量和地下水水位变化有较高的相关性。研究结果有助于了解即墨城区的地表沉降状况以及原因,为地面沉降综合治理和地下水水资源开发利用提供参考依据。     

SBAS时序分析技术监测现代黄河三角洲地面沉降

本文将SBAS(small baseline subset)时序分析技术应用于现代黄河三角洲地面沉降监测。选取覆盖研究区的39景ERS1/2SAR数据,提取了1992至2000年现代黄河三角洲地面沉降速率,结果与水准观测数据基本保持一致,研究发现胜利油田中心开采区最大地面沉降速率可达-33.2mm/a。研究表明,黄河三角洲地面沉降主要由石油开采(采油和抽取浅层地下水用于回注)、地下水抽取、地表载荷增加、沉积物固结压实引发,沉积物固结压实和石油开采对现代黄河三角洲地面沉降的贡献显著。     

利用GACOS的小基线集地面沉降监测

针对如何提高小基线集地面沉降监测精度的问题,该文在小基线集时序分析中使用了基于通用大气校正在线服务(GACOS)的大气相位去除方法,改进了一种基于GACOS的小基线集时序分析技术,对山东黄河三角洲地区进行了地面沉降监测。选取了覆盖研究区的上下30期共60景Sentinel-1A的SLC数据,获取了2015年7月至2017年7月黄河三角洲地区(约1.5万km~2)的沉降速率,监测结果与连续运行参考站(CORS)数据基本保持一致。结果表明:东营市广饶县、潍坊市寿光市、滨州市博兴县局部地区存在明显的沉降,其中最大的地面沉降速率可达-126 mm/a,位于石油化工业发达的广饶县石村镇;石油化工业的发展和地下水过度抽取可能对黄河三角洲地面沉降有一定的影响。     

利用GRACE与Sentinel-1反演地下水变化与地表沉降研究

针对地表沉降与地下水变化之间的关系研究,助力资源开发与灾害防治之间突出矛盾的解决。该文利用GRACE/GRACE-FO卫星观测数据反演京津冀地区的地下水变化情况,利用Sentinel-1卫星观测结果,通过小基线集干涉测量技术(SBAS-InSAR)计算该区域的地面沉降速率,在地下水变化分析的基础上研究地下水变化与降雨的相关关系,并进而得到地表沉降与地下水变化的相关关系。结果表明,2003—2020年京津冀地区地下水储量呈减少趋势,变化速率达到-11.4 mm/a,降雨量年际变化较大,对地下水储量亏损存在影响;京津冀地区中,北京市地表形变相较于地下水变化滞后时间约为3个月,地下水变化与地表形变存在较高的相关性,二者相关系数达到0.758。     

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。     

郑州市地面沉降InSAR监测

针对地面沉降长期作用将会对城市建筑物、防洪排汛系统、地下线性管道,以及地铁、铁路等线性城市基础设施造成破坏,直接威胁人民生活及工业生产安全的问题,该文联合永久散射体雷达干涉测量和短基线雷达干涉测量技术,基于郑州市2012年至2013年的15景TerraSAR-X影像,提取了郑州市地面沉降场,并分析了郑州市地面沉降的原因及时空变化特征。研究区发现了4个沉降较显著的区域,均处于大型地表地下建设以及建筑物密集区,最大沉降量达到-48.66mm。结合研究区地质条件、地表环境以及已有研究成果分析表明,监测出的郑州市沉降区域是合理的。该监测成果同时验证了联合永久散射体干涉测量与短基线干涉测量方法监测城市地面沉降的有效性。     

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.     

京津城际铁路沿线不均匀地面沉降演化特征

北京-天津（京津）城际铁路经过地面沉降漏斗边缘,其安全运营随着不均匀沉降的增加而威胁增加。采用时序干涉测量技术监测铁路沿线地表形变,结合剖面分析与时序分析方法探讨其与影响因素之间的响应特征,揭示铁路沿线不均匀地面沉降空间分布与演化特征。结果表明,梯度可以很好地体现区域地面沉降不均匀性,研究区可压缩层厚度、地下水开发利用情况、铁路运行等均与地面沉降呈现正相关关系。可压缩层的存在为沉降发生的基础条件,地下水开发利用与铁路运营为沉降产生的主导条件,二者的时空分布情况共同决定不均匀地面沉降的发展演化。     

基于PS-InSAR技术的北京地铁线网地表沉降研究

随着城市地下轨道交通的高速发展,地铁建设运营引起的地面沉降现象及其对工程线路的影响引发了国内外相关学者的极大关注。本研究基于哨兵1号合成孔径雷达（SAR）影像,利用永久散射体对合成孔径雷达干涉测量（PS-InSAR）技术对北京地铁全网沿线1 km区域地表变形进行监测,形成了2018—2022年北京地铁沿线整体监测的形变结果图、特征点时序形变结果图以及统计分析典型形变区域的沉降速率剖面图等成果,并分析了北京地铁沿线重点沉降区域、沉降速率时间变化和空间变化,对地铁运营安全风险评估和运维管理具有重要意义。     

基于时序InSAR技术的蔚县地面形变监测

合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术在城市地表形变监测中具有高精度、高分辨率、低成本、空间连续监测等优势。以河北省张家口市蔚县为研究区域,获取了20景TerraSAR-X影像,分别采用PS-InSAR和SBAS-InSAR两种时序技术得到了蔚县城区2015年6月9日到2016年1月4日期间地面平均沉降速率,结果表明,两种时序InSAR技术监测沉降结果具有很高一致性,而且相关性较高,达到0.9以上,城区中心发生了比较严重的地表沉降,形成了一个明显的沉降漏斗,沉降速率达到了30mm/a,地下水的严重开采以及建筑物的加速构建是引起该区域地面沉降的主要原因,该研究可以为城市地面沉降治理、整体规划等提供参考意义。     

双轨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)已在矿区地面沉降监测中得到了广泛的应用。结合收集到的水准数据,选取了2009-01-10至2009-02-25时间段内的两景覆盖济宁东滩矿区的ALOS PARSAR数据,并以1∶50 000的数字高程数据(digital elevation model,DEM)作为外部参考DEM,利用GAMMA软件中的双轨D-InSAR技术对矿区的地面沉降进行监测,获取了东滩矿区的差分干涉图、增强后的干涉图、相干图、沉降图等一系列结果图,并统计分析东滩矿区在该时间段的沉降量、沉降分布及沉降面积等信息;将地理编码后的沉降图与最邻近时间段的水准数据进行精度验证及分析。结果表明:双轨D-InSAR技术可以对矿区的地面沉降进行有效的监测。     

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。     

基于D-InSAR技术进行煤矿开采与环境灾害监测的系统建设方案

星载雷达差分干涉测量技术(D-InSAR)是一种有效监测地面沉降的重要技术手段,煤矿开采、国土环境与灾害的发展变化往往伴随着地画的微小形变.通过煤矿沉降监测的试验结果,总结出一种利用D-InSAR技术构建对于煤矿开采、沉降与环境灾害监测的有效应用与分析系统方案.通过应用地理信息系统为煤矿的开采控制、次生灾害预防、国土环境的变化监测提供有效的技术手段.     

利用雷达干涉时序分析方法研究地面沉降北大核心CSCD

天津地区因过度开采地下水导致地面沉降现象严重,对城市建设和发展产生了巨大的负面影响,因此科学分析其地面沉降机理及相关因素非常必要。本文以天津南郊为试验区,基于短基线集干涉技术实施地面沉降监测,并根据误差源的空间相关性采用干涉图的半变异值检测误差是否有效剔除,实现了短基线集处理结果的内部验证,减少了对水准结果检校的依赖。结果表明,相对于比较稳定的天津城区,天津南郊出现了大面积的沉降漏斗。最后结合水文地质数据分析了地面沉降区域与地下水系关联。     

利用雷达干涉时序分析方法研究地面沉降

天津地区因过度开采地下水导致地面沉降现象严重,对城市建设和发展产生了巨大的负面影响,因此科学分析其地面沉降机理及相关因素非常必要。本文以天津南郊为试验区,基于短基线集干涉技术实施地面沉降监测,并根据误差源的空间相关性采用干涉图的半变异值检测误差是否有效剔除,实现了短基线集处理结果的内部验证,减少了对水准结果检校的依赖。结果表明,相对于比较稳定的天津城区,天津南郊出现了大面积的沉降漏斗。最后结合水文地质数据分析了地面沉降区域与地下水系关联。     

基于SBAS-InSAR的成都平原地面沉降监测

汶川地震后,余震活动频繁,加之成都平原内城市发展迅速,容易诱发地面沉降;对成都平原地面沉降进行监测,及时掌握沉降信息,可为相关决策提供科学依据。基于ENVISAT ASAR数据,采用小基线集(small baseline subset,SBAS)-In SAR技术,对成都平原2008―2010年地面沉降进行了监测。结果表明,各主要城市在监测时段内的地表累积形变量在-8~14 mm之间,总体形变量不大;成都平原西部区域受地震影响呈抬升趋势,沉降主要集中于成都市北侧和德阳市以南部分区域,最大沉降量为-22 mm,沉降范围随时间推移呈扩大趋势。通过实测数据验证了监测结果,精度达到2.9 mm。成都平原不存在区域性沉降的构造背景,且地下水资源丰富,沉降自然诱因不明显,城市建设活动可能为沉降的人为诱因。该成果可为今后成都平原主要城市更加精细的地面沉降监测工作提供参考。     

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。     

利用InSAR与地质数据综合分析南京河西地面沉降的演化特征和成因

河西地区是南京市重点发展区域,近年来遭受了严重的沉降地质灾害。为保证该区域可持续发展,利用永久散射体雷达干涉测量(persistent scatterer interferometric synthetic aperture radar,PS-InSAR)技术监测南京河西不均匀地面沉降,并对成因进行分析。首先,根据ALOS PALSAR和COSMO-SkyMed影像,采用PS-InSAR技术获取河西2007—2016年地面沉降信息,结果与同期水准数据一致,均方根误差(root mean square error, RMSE)不超过2.6 mm/a。其次,结合地质条件、分层沉降和地下水位资料对沉降成因进行分析,结果表明浅部地层的固结压缩是导致河西地区大面积不均匀沉降的主因。在此基础上,利用熵值法综合评估不均匀地面沉降对地铁结构健康的影响,结果表明,当主要沉降土层位于隧道下方时,地面沉降可能对地铁结构稳定性产生影响。