基于PS-InSAR和GIS的北京平原区建筑荷载对地面沉降的影响

北京平原区地面沉降问题日益突出,成因复杂,既包括人为地下水开采和城市建筑荷载作用,又包括自然土体固结和活动构造影响。地下水开采和建筑荷载是重要的驱动因素。如何提取区域尺度建筑载荷,评价其对地面沉降影响,是地面沉降灾害防治工作需要开展的重要环节。本文以简化后的容积率表征建筑载荷,首先利用PS-InSAR技术获取研究区地面沉降信息,然后使用GIS空间分析的方法提取出同等地下水开采影响下的不均匀沉降分布,其次采用阴影长度法提取了研究区建筑体高度,最终结合空间分析和回归分析方法研究建筑容积率与地面沉降之间的关系。主要研究结论：① 北京地区地面沉降比较严重,沉降速率大于30 mm/a的区域占比21.08%;② 地下水开采同等影响下的不均匀沉降区呈H形分布于平原区中部和北部;③ 阴影长度法能够较准确的评估出建筑容积率,可用于区域尺度静载荷的提取与分析;④ 在地质条件相似、水位变化相同的局部区域内,地面沉降速率与建筑容积率具有一定相关性,但相关系数较低。     

基于PS-InSAR、精密水准等技术的沈阳地区地面沉降研究

为了掌握沈阳地区地面沉降状况,在充分搜集研究沈阳地区国家精密水准测量成果和不同时期1∶50000地形图成果的基础上,采用永久散射体干涉测量（PS-InSAR）技术,对沈阳地区地面沉降进行深入研究.结果表明,沈阳地区在1984年以前基本稳定,1984年以后地面沉降逐步发展,2007年以后地面沉降发展迅速,局部地区已经发展为地面沉降严重区.     

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基于PS-InSAR技术的武威市地面沉降时空变化特征

武威市位于甘肃省中部,是一座典型的农业城市,分布有大量农业耕地。由于土壤疏松,地面容易受到降水和地下水的影响,易发生地面沉降地质灾害对居民的生产、生活造成不利影响。本文利用2017年2月至2022年12月的Sentinel-1A数据,通过PS-InSAR技术提取了武威市的地面沉降监测数据,包括视线向形变速率和累积形变量。对形变场的时空分布特征进行了详细分析,并引入Mogi模型反演地下深部变形范围。最后,结合研究区的降水数据和GRACE重力卫星获取到由陆地水负荷引起的地表形变数据,并对研究区的沉降成因进行了初步分析。结果表明,研究区存在两个主要沉降区,其中主沉降区A的最大累积沉降量达到-290.9 mm,视线向形变速率为-52.0 mm/a;主沉降区B的沉降量达到-178.1 mm,视线向形变速率为-43.8 mm/a。地表沉降呈现周期性变化,且向东南方向逐步扩展,与降水和地下水变化特征相似。通过Mogi模型反演,得出了主沉降区的地下影响范围（半径）和深度,其中主沉降区A为40.96 m和133.67 m,主沉降区B为38.60 m和140.78 m。按季节划分统计形变数据,结果表明,由于研究区所属干旱区,自然降水无法对地面沉降产生显著影响,而农耕时大量地下水的抽取才是导致区域地面沉降的主要原因。

     

基于PS-InSAR技术的黄土大厚度挖方区回弹变形规律分析

以陕北某湿陷性黄土大厚度挖方地基工程为研究对象,采用PS-InSAR技术对2018-10—2019-11间获取的16景TerraSAR-X卫星影像进行处理,获取了湿陷性黄土挖方区回弹变形信息,总结了大厚度挖方区时序回弹变形特征。结果表明,由于上部土体应力卸载,在开挖区域存在地基土回弹变形现象,选取的高密度PS点变形信息较好地反映了研究区的真实变形情况,回弹变形范围与开挖边界吻合,另外挖方厚度越大,土体开挖引起的回弹变形越大;在开挖完成后的1年监测时间内,回弹区变形量随时间呈线性变化,在最大开挖厚度处,产生最大回弹量为29.3 mm;此外,PS-InSAR技术监测到的变形量与实地水准结果吻合性较好,表明该技术在黄土大厚度挖方区回弹变形监测中具有较好的应用效果。     

基于PS-InSAR技术的地表沉降分析

由于传统测量手段对于地表沉降监测不足,PS-InSAR技术具有高空间分辨率和一定程度能克服时间、空间以及大气的影响等优势,因而逐渐成为一种大范围地表沉降监测的主要方法。本文利用PS-InSAR技术,通过SARscape软件对收集到的34幅覆盖日本千叶市地区的ENVISAT ASAR遥感影像进行沉降监测实验。实验结果表明:日本千叶市地区最大累计沉降量为58.965 mm,主要集中在城市地区,并且该地区的沉降和地下矿藏开发有关。     

广州南沙区地面沉降分布特征及成因

广州南沙区地面沉降已经影响到城市发展和人民生命财产安全,为了制定科学有效的措施防止地面沉降进一步发展,文中基于InSAR监测数据和水准监测数据,总结分析了地面沉降分布特征,地表形变多为小范围的、局部地区的剧烈沉降。在此基础上,针对6个沉降严重区域,采用机理模型定量估算了各因素引起的地面沉降量及所占比重,得可压缩土层引起的沉降量为34.43～96.97 mm/a,所占比重在37.07%～75.67%,地下水水位和地面荷载的最大影响比重分别为26.28%和52.40%。并且通过研究分析地面沉降主要因素及影响程度,为科学防治该地区地面沉降提供科学依据。     

An iterative PS-InSAR method for the analysis of large spatio-temporal baseline data stacks for land subsidence estimation

South-west of Tehran, the capital city of Iran, is subjected to a high deformation rate due to excessive groundwater extractions. Persistent Scatterrer SAR Interferometry (PS-InSAR) technique is used to monitor Tehran’s deformation. Three time series data including two Sentinel-1A (S-1A) spanning from 2014 to 2017, and an ENVISAT-ASAR data stack spanning from 2004 to 2010, are analyzed. The PS-InSAR technique does not perform well on ENVISAT-ASAR due to poor selection of PS points induced by large perpendicular baselines and strong temporal decorrelation of the dataset. In this paper, a novel Iterative PSI method (IPSI) is proposed to increase the PS points which are lost in PS-InSAR technique because of the unsuccessful derivation of the absolute phase value due to an integer ambiguity. The method selects PS points based on simultaneous analysis of their amplitude and phase. Results demonstrate that the density of PSs has been increased by about 4.5 times. Line of Sight (LOS) velocities obtained from both S-1A and ENVISAT-ASAR data analysis are highly compatible with each other, indicating the reliability of the both applied methods. The maximum cumulative displacements are estimated as 39.6 cm and 88.4 cm for Sentinel-1A and ENVISAT-ASAR datasets respectively. Moreover, the subsidence area has grown in the period between the data acquisition time. The methods are successfully validated by subsidence rates obtained from precise leveling and GPS observations.     

Spatial-Temporal Ground Deformation Study of BaotouBased on the PS-InSAR Method

Ground subsidence is an emerging geological hazard in Baotou,Inner Mongolia.Four areas of Baotou with relatively large subsidence range and rate were selected for analysis.Focusing on investigation of ground subsidence using PS-InSAR technology,a total of 43 frames of ALOS PALSAR images yielded a SAR data span from December 2006 to January 2011,allowing ground subsidence scope,subsidence velocity,time-series deformation to be obtained.Major causes and influencing factors of the ground subsidence are closely related to soft soil consolidation and compaction and the decrease in the level of groundwater caused by increased development and utilization of groundwater.     

宿州西水源地地面沉降不同时序InSAR监测对比分析

PS-InSAR和SBAS-InSAR技术被广泛应用于地面沉降监测。由于技术原理的不同,两种技术的监测精度会受到地物散射特性的影响。目前缺少针对两种技术监测精度在复杂地物散射特征区的差异性的相关研究。本文针对宿州西水源地水位降落漏斗所引发的区域地面沉降,分别采用PS-InSAR和SBAS-InSAR技术,利用2017～2020年38景Sentinel-1A数据,对宿州西水源地110眼水井为中心的周边20×20 km²范围内的地面进行沉降监测,以宿州市区光纤监测孔SK01实测数据来校正时序InSAR监测结果并将两种技术得到的监测结果进行对比。选取15号、48号、98号水井附近以及研究区内城市郊区与城市中心区特征点进行时序分析并在建筑密集区域进行精度分析。结果表明：研究区内两种技术的监测结果具有一致性和相关性。但是,在快速沉降区域,SBAS-InSAR技术解算鲁棒性更强,监测到了水源地西侧沉降漏斗的中心区域。在城市郊区地物散射弱区,两种技术监测结果的数值偏差较大。在城市中心区地物散射强区PS-InSAR可以从更小尺度反映建筑结构与周围环境的沉降差异。相比之下,PS-InSAR更适合于研究城市中心区建筑结构与周围环境的沉降差异,SBAS-InSAR更适合于研究城市郊区分辨率较低的大规模变形趋势。