基于PS-InSAR的天津地区沉降监测及分析

城市地面沉降监测是保障城市安全建设和健康发展的重要手段之一,而传统的沉降监测方法无法大尺度反映地面形变信息。针对近几年天津地区出现大面积沉降现象,利用Sentinel-1A数据基于永久散射体干涉测量技术开展城区大范围沉降监测研究并分析了地面沉降原因。结果表明：近年来天津地区多处出现地面沉降,严重沉降区集中天津的武清区、北辰区以及郊区乡镇结合区域的王庆坨镇、胜芳镇、左各庄镇、静海镇以及大寺镇,其最大沉降漏斗位于王庆坨镇,沉降速率为-63.2 mm/a。经分析发现天津地面沉降与地下水过度开采、大型工业区的迁移和建设以及活动断裂带地质活动有关。     

基于PS-InSAR的天津地区沉降监测及分析

城市地面沉降监测是保障城市安全建设和健康发展的重要手段之一，而传统的沉降监测方法无法大尺度反映地面形变信息。针对近几年天津地区出现大面积沉降现象，利用Sentinel-1A数据基于永久散射体干涉测量技术开展城区大范围沉降监测研究并分析了地面沉降原因。结果表明：近年来天津地区多处出现地面沉降，严重沉降区集中天津的武清区、北辰区以及郊区乡镇结合区域的王庆坨镇、胜芳镇、左各庄镇、静海镇以及大寺镇,其最大沉降漏斗位于王庆坨镇，沉降速率为-63.2 mm/a。经分析发现天津地面沉降与地下水过度开采、大型工业区的迁移和建设以及活动断裂带地质活动有关。     

地下水流场的3维数值模拟及可视化研究——以常州-武进地区为例

通过研究常州一武进地区地下水流场的3维数值模拟，揭示了该地区产生地面沉降的主要成因。首先分析了该地区的水文地质条件，在此基础上建立了第Ⅱ承压含水层地下水流场的3维数值模型，采用3维有限差分法对其进行数值求解，并利用体视化中的混合体绘制算法，结合计算机动画技术实现了地下水流场的3维动态可视化。经过研究发现：该地区第Ⅱ承压含水层是最主要开采层，其长期超采是产生地下水降落漏斗与地面沉降的主要原因；地下水降落漏斗中心主要分布在沪宁铁路沿线工农业发达的人口密集区，地面沉降范围与地下水降落漏斗范围基本吻合，且沉降量和沉降速率与地下水位下降幅度和下降速度趋势一致；但是当地下水位出现大幅回升时，地面回弹现象并不明显，这表明地面沉降基本上是不可逆的。因此，该地区必须严格控制第Ⅱ承压含水层的地下水开采量，以免造成环境地质灾害的进一步恶化。     

北京平原区地面沉降PS-InSAR监测

地面沉降是北京平原区的主要地质灾害之一。针对地下水长期超量开采引发的大范围地面沉降,采用雷达遥感的技术方法对其进行监测分析:以2003~2010年间覆盖北京的31景ENVISAT ASAR数据为基础,采用永久散射体干涉测量技术对北京市平原区进行长时间序列的地面沉降监测,并对比地下水水位变化数据,通过GIS空间分析的方法讨论地面沉降的时空演化特征。结果表明:2003~2010年,北京市平原区地表形变速率范围为-52.1~8.2mm/yr,已经形成五大沉降漏斗(朝阳—通州沉降漏斗、天竺—金盏沉降漏斗、来广营沉降漏斗、高丽营沉降漏斗和昌平沉降漏斗),地面沉降发生区域与地下水漏斗形成区域基本一致。     

基于Sentinel-1A数据的天津地区PS-InSAR地面沉降监测与分析

为有效预防地面沉降带来的灾害,利用2015年4月~2018年2月天津地区的24景Sentinel-1A数据,进行了永久散射体干涉测量处理,并使用高精度轨道数据和TanDEM-X DEM修正残差相位,提取了3 a的地面沉降结果,结合土地利用类型、水文、地质和交通等数据,分析了多处沉降地区的特征和形成原因,最后和小基线集方法的监测结果进行对比分析。结果表明:近3 a来天津城区沉降治理效果显著,平均沉降速率在8 mm/a以内,郊区沉降仍然严重,沉降速率在50~70 mm/a,沉降最为严重的区域为武清区王庆坨镇,3 a累计沉降量超过200 mm,并且有和其他沉降漏斗连成片的趋势。地面沉降发生的区域与地下水漏斗形成的区域基本一致,且两种方法得到的累积形变量差值95%在5 mm以内,说明本研究结果可以为天津市地质灾害防治提供数据支撑和决策依据。     

京津城际铁路（北京段）沉降监测及影响因素分析

利用干涉点目标分析技术对37景TerraSAR-X数据进行处理,从而准确地估计沿线区域的地表形变。此外,引入同期二等水准测量数据验证了计算结果可靠且精度较高;采用最大信息系数分析高铁的形变及其与影响因素之间的关系,将变形结果与收集的地下水、降水、可压缩层厚度等资料结合,定量描述其与沉降点之间的关系。结果表明,在观测期间,沿着高铁跨丰台区、东城区段年均沉降率小于10mm/a,至朝阳区前段沉降率增大,至中段达40～60mm/a,通州区年均沉降速率稳定;地面沉降与地下水位的变化有很好的响应,地下水开采量的增加和地下水位下降导致该地区的沉降量增加;地面沉降与地质构造有着一定的关系。确定沉降监测的重点区域,为铁路的安全运行提供决策支持。     

基于GPRS的地下水动态水位监测系统研究

过度抽取地下水是造成地面沉降的主要原因,为此采用C/S架构设计了地下水动态水位监测系统,系统由多个水位监测节点和监测中心两部分组成;分布在被监测区域的水位监测节点主要负责获取监测井点的水位信息,并通过GPRS网络与监测中心建立TCP网络连接进行数据传输;监测中心负责处理、存储和分析来自各监测井点的水位数据,并控制各监测节点的工作方式;经试验表明,该系统工作稳定、功耗低,能够为合理开采、科学管理和研究地下水提供科学的数据支持.     

基于TIN的潜水层三维建模仿真应用

地下水过度开采已经导致许多城市和地区发生地面沉降、环境恶化等严重地质灾害问题.依据监测点提供的地下水水位原始数据,用Lagrange插值法相继求出满足建立三维模型所需要的多个控制点,实现三维层的边界圈定.以此为基础,运用不规则三角形网数据模型(TIN)和离散算法,建立最优网络拓扑关系的线框模型.最后运用OpenGL技术对表面模型进行可视化渲染.完成后的潜水层三维模型实现了二维数据图形化,生动直观逼真.该项研究对监测潜水层的变化走向,进行及时有效地科学决策,预防地质灾害发生,具有重要意义.     

地下水渗流场可视化方法与应用研究

渗流场是反映地下水位与运移时空动态特征的有效形式,水位红线是对地下水开采严格管控的重要指标。从地下水渗流的流线绘制、流速计算、流场种子点与终止点选择、流线追踪4个方面论述了孔隙地下水渗流场可视化算法,设计了一种新的种子点布局方法表征地下水渗流场,采用改进的EULER方法实现流线的可视化表达。并将地下水渗流场空间分异性和水位红线进行融合与叠加分析,基于地下水渗流场从2D的视角揭示地下水的开采强度与超采程度的空间分布特征,自动圈定地下水超限采的区域范围。可为地下水的合理开采方案与地质管理保护措施的制定提供空间辅助决策支持。     

COSMO-SkyMed数据在常州市地表形变监测中的应用

小基线集合成孔径雷达干涉测量技术(SBAS-InSAR)已成功应用于城市地表形变监测,并表现出极大的潜力和优势。X波段高分辨率雷达卫星在地表微小形变探测方面较C波段和L波段更为敏感。选取覆盖常州地区COSMO-SkyMed高分辨率SAR影像,采用SBAS-InSAR方法获得了地表形变时间序列,对比水准观测数据,分析了干涉测量结果的精度,根据历史地下水位监测数据,分析了地下水水位变化对地表形变的影响。结果表明:干涉测量结果与水准观测数据具有很好的一致性,沉降区域主要发生在武进区,最大沉降量超过-40mm,主城区出现了轻微的回弹现象,回弹达到+5mm;地下水水位持续上升与地面沉降减缓、地面回弹趋势一致,地下水水位变化仍然是常州市地表形变的主要影响因素。     

北京市典型地区地面沉降空间格局分析

针对区域地面沉降空间演化格局分析较少问题,选用小基线雷达干涉测量技术(SBAS-InSAR)获取了北京典型地区的地面沉降数据,并利用全局Moran′s I和局部Moran′s I指数对研究区地面沉降格局特征进行分析。结果表明,研究区地面沉降速率最大值为-110mm/a,中部、东南部沉降严重,其他地区相对轻微;该区域地面沉降全局空间自相关十分显著,全局Moran′s I指数达到了0.8(p=0.001),局部空间格局包括3个亚区,分别是高集聚区、低集聚区以及非相关区;热点分析结果表明地面沉降存在过渡带,过渡带不仅是地面沉降的未来发展方向,同时还存在不均匀地面沉降,是未来地面沉降防治的重点关注区域。     

模糊评判阜新县地下水开采利用现状

利用模糊数学方法，对辽宁省阜新县地下水资源开采利用现状进行了评判。根据地下水循环规律分为３个区，通过６项评判指标，对３个区地下水开采程度排序，综合评判结果为可开采水资源的进一步合理利用提供了理论依据。     

地下水空间特征自动化提取方法研究

本文在地下水水位栅格数据模型的基础上,根据地下水汇流方向、地下水降落漏斗以及地下分水岭的水文地质学含义,首先结合栅格数据的特点建立它们的数学模型,然后运用种子算法、数学形态学方法设计了自动化提取算法,并对所提取的结果进行了可视化表达。最后以苏锡常地区为例,通过对提取结果的分析,提出了该地区地下水开采应注意的一些问题。该方法有助于更好地认识地下水时空变化规律,为地下水资源管理提供辅助决策支持,同时也是数字化地下水研究的有益探索。     

基于PSI技术的芜湖市地面沉降时空特征分析

城市的沉降监测有利于了解区域实时高程,可为地质灾害与防护部门提供数据依据,避免因高程损失而带来的地质灾害。基于2016年1月至2017年12月共22景Sentinel-1A干涉宽幅模式影像数据,利用永久散射体合成孔径雷达干涉测量技术以及合成孔径雷达差分干涉测量技术进行芜湖市地表形变监测,并分析研究区地面沉降的时空分布特征。空间上,阐述芜湖市地面沉降的整体格局,再以道路为专题,分析了道路的沉降分布格局。时间上,以时间为基线,逐月分析地面沉降部分在年内的具体变化。结果表明:空间上,芜湖市地面沉降主要集中在长江以东的范围,呈现出由西向东逐渐增加的趋势,长江以西呈现零星漏斗式沉降分布,其中,沉降累积量也与道路的密度与建设相关,道路汇集区与修建区域的沉降累积量较大;时间上,研究区整体沉降量各月变化较均匀,其中,沉降量变化范围在6月最大,10月与11月最小。     

基于PSI技术的芜湖市地面沉降时空特征分析

城市的沉降监测有利于了解区域实时高程,可为地质灾害与防护部门提供数据依据,避免因高程损失而带来的地质灾害。基于2016年1月至2017年12月共22景Sentinel-1A干涉宽幅模式影像数据,利用永久散射体合成孔径雷达干涉测量技术以及合成孔径雷达差分干涉测量技术进行芜湖市地表形变监测,并分析研究区地面沉降的时空分布特征。空间上,阐述芜湖市地面沉降的整体格局,再以道路为专题,分析了道路的沉降分布格局。时间上,以时间为基线,逐月分析地面沉降部分在年内的具体变化。结果表明：空间上,芜湖市地面沉降主要集中在长江以东的范围,呈现出由西向东逐渐增加的趋势,长江以西呈现零星漏斗式沉降分布,其中,沉降累积量也与道路的密度与建设相关,道路汇集区与修建区域的沉降累积量较大;时间上,研究区整体沉降量各月变化较均匀,其中,沉降量变化范围在6月最大,10月与11月最小。     

基于PSI技术的芜湖市地面沉降时空特征分析

城市的沉降监测有利于了解区域实时高程，可为地质灾害与防护部门提供数据依据，避免因高程损失而带来的地质灾害。基于2016年1月至2017年12月共22景Sentinel-1A干涉宽幅模式影像数据，利用永久散射体合成孔径雷达干涉测量技术以及合成孔径雷达差分干涉测量技术进行芜湖市地表形变监测，并分析研究区地面沉降的时空分布特征。空间上，阐述芜湖市地面沉降的整体格局，再以道路为专题，分析了道路的沉降分布格局。时间上，以时间为基线，逐月分析地面沉降部分在年内的具体变化。结果表明：空间上，芜湖市地面沉降主要集中在长江以东的范围，呈现出由西向东逐渐增加的趋势，长江以西呈现零星漏斗式沉降分布，其中，沉降累积量也与道路的密度与建设相关，道路汇集区与修建区域的沉降累积量较大；时间上，研究区整体沉降量各月变化较均匀，其中，沉降量变化范围在6月最大，10月与11月最小。     

Sentinel-1A TS-DInSAR津冀核心经济区广域地表沉降监测与分析

津冀地区位于华北平原，严重的地下水开采导致地表沉降十分显著，开展广域沉降监测具有重要的现实意义。以2016年2月至2018年11月获取的59幅Sentinel-1A SAR影像为数据源，采用相干点目标分析(IPTA)方法对该区域开展沉降监测，采用大量水准数据验证监测结果精度，基于验证后结果对研究区域沉降时空分布特点进行详细分析和解释。与水准数据对比，Sentinel-1A IPTA监测结果均方根误差(RSME)为±2.70 mm·a^-1。分析表明：研究区域内存在严重的不均匀地表沉降，最大沉降速率高达218.31 mm·a^-1。同时研究进一步表明Sentinel-1A时序差分干涉应用于广域地表沉降监测具有较高的精度水平和较好的应用潜力。     

基于地理处理服务的地下水脆弱性评价研究

地理处理服务不仅提供常见的GIS空间分析功能,还支持建立复杂的地理处理模型并能将模型发布为网络服务,提高了空间数据分析功能和共享能力。以兰州新区秦王川盆地为研究区域,根据DRASTIC模型地下水脆弱性评价方法,确定模型各评价因子的评分,采用层次分析法确定各评价因子的权重值;在ArcGIS平台下通过ModelBuilder可视化建模环境构建了符合研究区域的地下水脆弱性评价地理处理模型,并通过ArcCatalog将地理处理模型发布为网络服务,利用ArcGIS API for JavaScript创建了地理处理服务的Web客户端应用程序,在客户端调用该服务自动编制兰州新区秦王川盆地地下水脆弱性评价图,实现了地下水脆弱性评价功能的网络共享,减少了评价图编制的复杂性与工作量,为地下水脆弱性评价模型的广泛应用提供了一种新途径。     

两种重力卫星数据集的区域适用性分析

针对传统水资源监测方法在大尺度区域存在费时耗力、精度低、难以获取长时间序列结果等问题,提出了利用重力卫星遥感数据进行区域水资源反演监测的方法,并对不同数据集的区域适用性进行分析研究.分别采用CSR/JPL提供的GRACE卫星数据反演区域陆地水资源储量及地下水储量变化特征,并与实测地下水埋深反演计算的地下水储量变化结果进...     

基于系统动力学的地下水资源承载力仿真研究

研究地下水资源承载率准确预测问题,关于地下水资源承载力是对区域地下水开发利用状况的一种定量描述.地下水资源承载力研究很重要.采用定性和定量相结合的方法,建立地下水资源承载力系统动力学模型.以陕西省为例进行仿真,预测2011-2025年陕西省不同发展策略下各指标数值.在此基础上,采用综合评价方法计算不同策略下地下水资源承载力的数值,最终得出承载状态.仿真结果表明:地下水资源承载力系统动力学模型能够动态仿真和调控地下水资源承载力.研究结果可为陕西省地下水开发利用规划的制定提供一定的理论依据.