基于时序InSAR的城市形变监测和水准网稳定性评估——以佛山市为例

佛山市在粤港澳大湾区经济建设与交通运输中都占据着举足轻重的地位,但由于其特殊的地质条件与频繁的人类活动,导致该地区不均匀沉降突出并常年受地灾危害影响,给当地居民生活及城市建设活动带来了严重威胁。因此,本文以佛山市2015年6月至2019年12月期间Sentinel-1影像为基础开展该地区地表形变监测分析及应用。结果表明,佛山市地表形变区域主要分布在围垦区、建筑施工地和绿植覆盖区等,且近年来有形变特征的区域总面积逐渐增加,占比从0.6%增加至4.48%。局部形变漏斗年平均形变速率超过35mm/yr,部分监测点5年累计年沉降量超过20cm,推断其产生原因主要与频繁的人类基建活动有关。之后通过外部水准监测数据和InSAR结果的对比分析,精度验正结果为3.70 mm/yr,并探测出5个不稳定的水准点。本文研究表明了时序InSAR技术在广域城市地表形变监测、地质灾害防控以及水准网稳定性评估中的明显优势。     

基于SBAS-InSAR技术的南昌市中心城区地表沉降监测

南昌市由于近年来中心城区改造以及地铁线路的施工,导致了大范围的地表沉降。为了有效监测南昌市中心城区的地表形变,采用21景哨兵一号(Sentinel-1)数据结合短基线集(SBAS-In SAR)技术处理得到了以南昌市中心城区为研究区的地表沉降分布和沉降速率图。监测结果表明,研究区内绝大部分区域地表形变速率位于[-3～10]mm/a区间内,最大地表形变速率为-14 mm/a。研究区内存在三个重点沉降区域,其中,位于西湖区洪城大市场商区周边地表沉降最严重。     

基于时间序列TerraSAR-X影像分析方法的昆明地表形变监测

利用2010年6月至2011年4月间获取的26景空间分辨率3m的TerraSAR-X数据,采用StaMPS永久散射体干涉测量技术(PS-InSAR)获取了昆明地区地表形变信息,并对重点沉降区域沉降的时序特征及成因进行了分析。昆明地铁1号线沿线、广昆高速小团山段以及南昆铁路倪家营段地面沉降的监测结果表明,TerraSAR-X数据能获取空间上更为细致的变化,体现了TerraSAR-X数据在地表形变监测上的优势。对比Envisat ASAR数据和TerraSAR-X数据获取的形变监测结果,发现沉降区域分布的地理位置以及沉降的速率都非常接近,表明了PS-InSAR技术地表形变监测结果的正确性。     

基于SBAS-InSAR技术的江川区地表形变监测与分析

地表形变是地质灾害的第一表征,针对传统测量方法难以获取长时序、大范围的地表形变信息的问题。本文采用SBAS-InSAR技术对2018年7月—2020年11月共69景Sentinel-1A数据进行解算获取玉溪市江川区全域地表形变信息,并对典型形变区进行时空演化特征分析。研究结果表明,江川区地表形变整体较稳定,但抚仙湖和星云湖周围局部区域出现明显形变。全域共发现5处较明显的形变区域,分别为江城镇城区、前卫镇城区、大街镇城区以及雄关乡城区,其中形变最严重的为江城镇城区,最大年均形变速率达到-92 mm/a。本文研究结果对江川区地质灾害隐患早期识别和预警具有重要意义。     

利用哨兵卫星SAR影像数据监测西安地铁沿线地面沉降

本文利用79景哨兵-1A(Sentinel-1A)卫星IW模式升轨数据，采用时序InSAR技术，对西安地铁2号线、4号线部分区段及其周边地区进行沉降监测。结果表明，2018至2020年间，西安地铁2号线凤栖原站附近沉降最为明显，最大视线向形变速率达到-18.4mm/a;西安地铁4号线飞天路站、曲江池西站附近也有较显著的地面沉降，视线向形变速率分别为-7.9mm/a、-7.0mm/a;西安电子城沉降中心的视线向形变速率为-8.0mm/a。结合研究区域经济发展状况、人口密度和产业分布，分析沉降主要原因为城市地下取水，可以采取合理开采地下水、人工回灌地下含水层等措施减缓地表沉降速率。     

基于时序InSAR的上海地区地面沉降监测

地面沉降作为一种缓变性地质灾害，不仅破坏地质环境，而且影响国民经济建设。采用时序InSAR技术对覆盖上海地区的136景Sentinel-1卫星雷达影像进行处理，提取其2017～2021年期间地面沉降分布信息，并采用同时期上海地区水准测量结果评估时序InSAR监测结果的精度；选取监测范围内存在较大沉降速率的典型沉降区，分析其地表变形特征及原因。结果表明，(1)监测区平均形变速率分布在-55.89～11.29mm/a, 97.13%的监测点平均形变速率介于-5～5mm/a;(2)上海地区时序InSAR地面沉降监测结果与水准测量结果基本一致，均方根误差为3.67mm/a,表明时序InSAR技术的可靠性；(3)选取典型沉降区分析其沉降分布及可能沉降成因，表明InSAR技术在开展城市大面积沉降监测具有极大优势。本文研究成果可为上海地区城市建设和地质灾害防治提供数据支撑。     

结合PS特征点的SBAS-InSAR技术监测淮南市区地表沉降

基于研究淮南市区地表沉降原因和特征为目的,采用以PS特征点为控制点的SBAS-InSAR技术,通过处理37景Sentinel-1A数据,获得了淮南市地表形变信息.结果表明,研究区域内大部分地区地表形变趋于稳定,沉降速率大多在[-10～3]mm/a,最大沉降速率达到了-25.6 mm/a.沿矿路与淮河南岸之间的区域沉降速...     

SBAS InSAR技术在矿区地面沉降监测中的应用

基于SBAS InSAR技术在大区域、长时间地表形变监测中的优势,分析了SBAS InSAR的技术原理和数据处理流程。利用该技术对覆盖滕州市附近矿区的12景ENVISAT ASAR影像进行处理,获取了矿区2009年1月20日—2010年10月12日的沉降速率和累积沉降量等信息,较为直观地展现了各成像时刻的沉降状况。结果表明:煤矿较多的欢城镇、西岗镇及鲍沟镇等均有较大沉降发生,累积沉降最大可达80mm,沉降速率最大达到58mm/a。     

基于时序InSAR技术的天津郊区地面沉降监测应用

城市区域大多实施了严格有效的沉降防控措施,地表沉降逐渐由城市向郊区发展,监测城市周边郊区的地表沉降十分有必要。基于时序InSAR技术,利用28景Envisat ASAR影像获取了天津市西郊的地表沉降速率以及沉降的历史演化信息。实验结果显示,在2007年~2010年间,天津市城区的地表沉降较为缓慢,而郊区则出现了3个大的沉降漏斗,并且以最大沉降速率超过100 mm/a的速度快速发展,有与河北沉降漏斗连通的趋势。     

PSI技术应用于防波堤沉降监测研究

防波堤工后稳定性监测是其安全运行的关键,需大量的实测数据进行分析评估,而水准测量和GPS等传统测量方法需耗费大量人力物力,且仅能提供稀疏的点状沉降数据。PSI技术通过雷达传感器和地面目标(如人工建筑物、道路和其它基础设施)之间距离变化信息,获取高密度目标点的雷达视线向形变值,转换得到垂直向位移(沉降量),适用于监测长期发生缓慢形变的区域。以某港区东防波堤(8 km)为例,对2016年9月29日至2017年12月29日共38景Sentinel-1A卫星C波段合成孔径雷达影像处理分析,提取788个均匀分布的稳定散射体点(PS点),并选取9个特征点分析其形变规律。结果表明,该防波堤累积沉降量达到336 mm,占堤高的0.8%,堤身安全稳定。最后将PSI监测结果与同期水准测量结果对比分析,可以发现二者具有一致性,能满足防波堤地表沉降的精度要求,表明PSI技术在同类线性工程沉降监测领域具有较大应用潜力。