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。     

美国地面沉降调查研究

地面沉降是陆地物质地下运移所造成的地表逐渐沉降或者突然塌落。地面沉降是一个全球性的问题,在美国45个州,17 000平方英里的面积直接受到地面沉降的影响。而且美国80％以上已确定的地面沉降是人类抽取地下水的结果,常常也是土地和水资源利用活动所带来的环境后果。对土地和水资源的不断开发使已有的地面沉降问题更加恶化,同时又产生了新的问题。     

GRACE时变重力场与GPS速度场地表沉降研究

针对地表沉降与地下水储量变化相关性这一问题。该文选取华北地区这一地表沉降典型区域,①利用2003—2009年GRACE月重力场模型和全球陆地数据同化系统GLDAS-Noah模型求得华北地区地下水储量平均变化速率为-16±2 mm/a;②利用1999-2009年275个GPS站点垂直方向速度求得华北地区地表沉降平均速率为-30 mm/a;③结合2003—2009年中国地面2 472台站降水资料和WGHM全球水文模型进行分析。结果表明,华北地区地下水储量变化与年降水量的关系并不明显,地面沉降与降水量的相关性也不明显,但与地下水储量有着显著的关联,地表沉降严重地区的地下水储量下降趋势较大,华北地区地下水储量变化与地表沉降变化整体呈现下降趋势。     

基于PS-DInSAR技术监测盐城地面沉降的结果与分析

采用PS-DInSAR技术对覆盖盐城市的10幅ENVISAT ASAR数据进行处理,得到盐城市2003—2007年地面沉降分布图。通过对沉降结果的时空分析,指出盐城市地面沉降以串场河为界分为盐都区和盐城市区两个局部沉降区。相对于盐城市区,盐都区在沉降,且沉降速率在加大,初步分析认为这是由盐都区城市建设加快,大量抽取地下水导致的。     

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。     

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。     

结合InSAR和独立成分分析的衡水市地面沉降研究

针对地下水的过度开采容易导致地面沉降问题,为了更好地管理地下水开采,防控地面沉降,该文结合使用了InSAR时序数据和ICA方法,将衡水市部分地区2017—2020年地面沉降分解为3个模式,并结合地下水等数据对独立成分的时空特征进行分析。通过IC时间序列与地面沉降序列较高的相关系数(0.98、0.74和0.84以上),验证了独立成分时间序列与地面沉降的一致性;通过各分量的贡献占比,可知地面沉降的主导成分;IC3与地下水的相关系数(0.9以上)表明IC3受到地下水变化的控制。实验结果表明,研究区地面沉降有长期沉降、城市生活和工业用水引发的沉降以及季节性沉降3种沉降模式,其中长期沉降为地面沉降的主导成分,季节性沉降与冬小麦-夏玉米的耕作制度有关。     

矿区地表形变InSAR监测——以永城市为例

针对矿区地表形变同时存在地面塌陷及地面沉降的情况,结合InSAR监测本身的特点,本文以永城市为例,选用2014年10月至2015年4月7景Radarsat-2 SAR图像,提出利用D-InSAR联合SBAS技术开展矿区地表形变监测,即利用D-InSAR监测矿区地面塌陷状况,SBAS监测矿区地面沉降状况。通过实地调查并结合永城市矿业开采、地质构造、地下水以及城市建设等资料认为,矿业活动不仅给开采面附近造成严重的地面塌陷,还造成了区域性的地面沉降现象。监测结果表明:联合利用D-InSAR和SBAS两种技术适合在矿区开展地表形变监测。     

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。     

城市地表沉降观测数据分析——1967～1975年某城市地表沉降

了解因抽取地下水等原因引起的地表沉降，对城市规划和建设、工程建筑物的设施等都具有重要意义。为了测定这种地表沉降通常采用重复精密水准测量方法。在所考察的区域内布设精密水准网定期复测，根据不同时期的测量资料采用适宜的数据分析方法确定地表沉降的程度。