地面沉降监测多源数据融合分析

地面沉降是区域性地面高程下降的一种地质现象,一般是由自然因素和人为因素的共同作用导致的。目前地面沉降监测的方法很多,各有优劣。本文结合武进中心城区地面沉降监测系列工程案例,对不同沉降监测方法产生的多源数据进行了分析、对比和融合,使成果兼具各种方法的优点,其不仅能更好地描述地面沉降的现状及预测地面沉降的发展趋势,而且可为后期地面沉降监测提供更加准确且丰富的数据基础。     

InSAR滑坡探测技术研究——以金沙江乌东德水电站段为例

采用3类InSAR产品和DEM数据开展金沙江流域乌东德水电站段的潜在滑坡探测,成功识别出多处已知和未知的滑坡点,并探测出滑坡体的形态及稳定性,提供了一种高效的大范围滑坡探测技术。同时采用小基线集InSAR技术对金坪子滑坡进行监测,不仅获得该滑坡的空间分区特征,也获取重点滑坡区的时间序列结果,并且与地面监测结果比较,精度达1.8 cm。展示了不同InSAR技术在不同尺度滑坡调查与监测中的应用特点。     

利用InSAR资料反演宁洱Ms6.4地震震源参数及库仑应力变化

首先利用ALOS PALSAR数据,通过D-InSAR技术获取2007-06-03云南宁洱MS6.4地震的同震形变场,然后基于Okada弹性半空间位错模型反演该地震的断层几何以及精细滑动分布,最后计算宁洱地震后周边断层的静态库仑应力变化。结果表明,形变主要集中在西盘,最大视线向形变量为51.6 cm;反演得到的震源位置为23.05°N、101.02°E,深度3 km,断层走向145°,倾向49.5°,平均滑动角153°,发震断层为NNW向普洱断裂,断层活动以右旋走滑为主,兼具逆冲分量;断层面最大滑动量为1.2 m,反演得到的震级为MW619。基于库仑应力场发现,磨黑断裂处于库仑应力增加区域,而2014年景谷地震位于负值区域。结合实地考察资料和反演结果表明,宁洱地震为浅源地震,但断层并未出露地表。     

阿尔金断裂带中段现今构造形变模式的InSAR研究

利用2007～2010年间14景ALOS PALSAR数据及SBAS InSAR技术,获取阿尔金断裂带中段91°E附近现今地壳形变速率场,并反演该地区断层的滑动速率和闭锁深度。结果表明,阿尔金断裂中段地区的形变速率自北向南呈3个线性梯度变化区,分别为阿尔金山东段8～12 mm/a、索尔库里盆地6～7 mm/a、阿尔金断裂带以南约0 mm/a。3个速率梯度变化区主要集中在喀腊达坂断裂和阿尔金主断裂上;拟合的断层就位于金雁山南缘、喀腊达坂断裂南邻,走滑速率从西（7.1 mm/a）向东（14.0 mm/a）逐渐增大,闭锁深度自西(4.5 km)向东(10.6 km)逐渐趋深。结合前人研究推测,金雁山（阿尔金山链东部）与索尔库里拉分盆地组成的复合破裂构造模式,是转换断层运动时应力和应变调整的主要驱动机制。     

差分InSAR处理及其应用分析

本文结合实例分析和介绍了影响In SAR处理结果的几个重要环节。如: 数据源及像对选择 ;影响In SAR处理的因素等。目前有4～5种雷达卫星数据可以用于In SAR的处理,ERS-1/2卫星数据效果最好; 差分In SAR处理的工作步骤中,亚像元精度的配准、相干性分析、全相位恢复等是其中的关键技术。In SAR的精度和噪声水平是In SAR能否实用的重要条件,噪声影响地物的相干性,噪声较大部位相干性消失,在整幅图像中噪声区域不大于30% ,将不影响整体的In SAR测量结果。     

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近场动力学理论在区域地面沉降建模中的应用研究

地面沉降是由自然和人类活动共同作用导致的缓变性地质灾害,是区域可持续发展的重要影响因素。以往地面沉降在建模时需要地裂缝等不连续结构的位置、走向、深度等信息,在构建微分方程模拟时需假设模型连续,这对开展地面沉降-地裂缝-地面塌陷一体化模拟带来一定的局限性。于2000年出现的近场动力学理论提出以积分形式描述材料受力过程,方法具有无需先验知识与连续性假设的优点,在材料的疲劳、损伤、断裂等模拟研究中展现出良好的应用前景。本文综述了其在岩石水力压裂、滑坡、饱水岩土材料等领域的研究进展;提出了应用近场动力学进行区域地面沉降建模求解的一般方法;结合InSAR技术获取的沉降信息、三维地震频谱谐振勘探技术获取的地下结构与密度信息等,提出了模型的反演调参与优化方法。以北京东部梨园-台湖镇-张家湾镇区域为实验区,建立了其4 km×6 km范围、0.2 km深度的近场动力学地面沉降模型,以实验区地下水位月均下降速率为边界条件,对2007—2010年地面沉降过程进行模拟。模拟结果与实测值的平均绝对误差为18 mm,表明近场动力学在地面沉降建模中有较好的适用性。     

GPS对流层延迟改正模型及其InSAR应用研究

分析对样本点与待插值点间水平距离和高差赋予不同影响因子的改进反距离加权内插法(IIDW)。试验表明,改进的反距离加权内插法在GPS对流层内插方面内插精度优于传统反距离加权内插法,但是在将内插值应用到InSAR干涉图对流层延迟时,高程差对对流层延迟的影响却很小。     

基于SRTM DEM的InSAR高分辨率山区地表高程重建算法

山体的叠掩和阴影现象造成的信号去相关,一直是InSAR重建山区地表高程的瓶颈之一.为此,提出了一种新的基于粗分辨率SRTM DEM(约90m分辨率)辅助InSAR数据重建山区地表高程的方法.利用SRTM DEM模拟的干涉相位,对ERS-1/2干涉相位做去地形相位处理,得到残余相位.通过对解缠后的残余相位计算方差提取叠掩和阴影区域的噪声,并用平均相位近似恢复噪声区域的相位,然后将其转换为高程,并用SRTM DEM作高程补偿处理,从而实现地表高程重建.最后,定量比较了该方法与传统InSAR技术生成的DEM精度.实验表明,这种方法能有效提高传统InSAR技术生成地表高程的精度,这对提高星载雷达数据的使用效率具有重要意义.     

InSAR DEM精度与地形特征的关系分析

为研究InSARDEM与地形特征的关系,本文以从不同空间位置获取的两幅SAR影像作为实验数据,将InSARDEM与USGSDEM进行比较,分析了InSARDEM的精度,并研究其与坡度、坡向之间的关系。结果表明,本次实验InSARDEM与USGSDEM高程差异中误差为+19.11m,其精度与地形特征强烈相关,随着坡度的增加,InSARDEM精度降低,且前坡处高程精度高于后坡。