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25Vo1.16 No.01 March, 2021/第16卷 第1期 2021年3月PS-InSAR 技术在北京通州区地面沉降监测中的应用孔祥如，罗 勇，刘 贺，王新惠，赵 龙，沙 特（北京市水文地质工程地质大队（北京市地质环境监测总站），北京 100195）摘 要：地面沉降是通州区重要地质灾害，由此引发的地裂缝次生灾害现象严重影响通州区的发展建设。
以TerraSAR-X 卫星影像为数据基础，采用永久散射体干涉测量（PS-InSAR）技术获取通州区地面沉降2015—2018年监测数据，分析了通州区地面沉降时空分布特征以及地裂缝次生灾害的垂向形变特征。
结果表明：（1）通州区地面沉降主要集中在西部和北部地区，形成了以通州城区—梨园—台湖为中心的西部沉降区和以永顺—宋庄为中心的北部沉降区，每个沉降区内又分布着多个小的沉降漏斗，在区域上具有不均匀沉降的特征；（2）宋庄地裂缝两盘各存在一个沉降漏斗中心，裂缝带沿线存在多个小沉降漏斗，由裂缝带向两侧沉降量逐渐增大，垂直裂缝带方向存在显著的沉降梯度变化，差异沉降特征明显，建议在宋庄地裂缝成因机理研究过程中考虑差异沉降对地裂缝形成的影响。
关键词：地面沉降；监测技术；永久散射体干涉测量；通州区；地裂缝Application of PS-InSAR technology in the land subsidence survey inTongzhou District, BeijingKONG Xiangru, LUO Y ong, LIU He, WANG Xinhui, ZHAO Long, SHA T e(Beijing Institute of Hydrogeology and Engineering Geology (Beijing Institute of Geo-Environment Monitoring), Beijing 100195)Abstract: Land subsidence is an important geological disaster in T ongzhou District. The resulting secondary disasters such as ground fissures seriously affect the development and construction of T ongzhou District. Based on T erraSAR-X satellite images, the monitoring data of land subsidence in T ongzhou District from 2015 to 2018 were obtained using PS InSAR technology. This paper analyzes the spatial and temporal distribution characteristics of land subsidence and vertical deformation characteristics of secondary disasters of ground fissures in T ongzhou District. Through this study, we obtain the temporal and spatial distribution characteristics of land subsidence in Tongzhou District, and reveal the characteristics of differential land subsidence of Songzhuang ground fissure. The results show: (1) The land subsidence in T ongzhou District is mainly concentrated in the west and north areas, forming the western subsidence area with T ongzhou-city-proper-Liyuan-Taihu as the center and the northern subsidence area with Y ongshun-Songzhuang as the center. There are many small subsidence funnels in each subsidence area with基金项目：地面沉降成灾机理与防控技术研究，北京市财政重点项目（PXM2019_158305_000012）第一作者简介：孔祥如（1989- ），男，硕士，工程师，主要从事地面沉降、地裂缝等地质灾害监测与研究工作。
《南水进京后升降轨InSAR解译北京地面沉降发展态势》篇一一、引言随着城市化进程的加快，地面沉降已成为众多城市面临的重要环境问题。
北京作为中国的首都，亦不例外。
近年来，南水北调工程的实施，为北京提供了充足的水资源，但同时也带来了地面沉降的潜在风险。
为了监测和评估北京地面沉降的发展态势，本文利用升降轨InSAR技术进行了解译研究。
二、南水进京与地面沉降南水北调工程是缓解中国北方水资源短缺的重要举措，它将南方丰富的水资源引入北方。
然而，在引水过程中，由于地质、水文等多种因素的影响，可能引发地面沉降等环境问题。
地面沉降是指由于自然或人为因素导致的地面高程降低的现象，对城市的安全和发展具有重要影响。
三、InSAR技术解译地面沉降InSAR（合成孔径雷达干涉测量）技术是一种利用卫星雷达数据进行地面变形监测的技术。
通过比较不同时期的雷达数据，可以获取地面的形变信息。
升降轨InSAR技术则是InSAR技术的一种，它通过卫星在不同轨道高度上进行多次观测，获取更丰富的地表形变信息。
在本文中，我们利用升降轨InSAR技术对北京地区进行地面沉降监测。
首先，收集了多个时期的雷达数据；然后，对数据进行预处理和干涉处理，提取出地表的形变信息；最后，对形变信息进行统计分析，得出地面沉降的发展态势。
四、北京地面沉降发展态势通过InSAR技术的解译，我们发现北京地区确实存在地面沉降现象。
在南水进京后，地面沉降的速度有所加快。
这可能与引水工程的地质条件、水文条件以及人类活动等因素有关。
从空间分布上看，北京地面沉降主要发生在平原地区，特别是靠近南水北调工程的水源地和输水管线附近。
这可能与这些地区的地质条件、土地利用方式以及人类活动强度有关。
从时间变化上看，地面沉降的速度呈现出逐年增加的趋势。
这可能与城市化进程的加快、土地资源的过度开发以及环境污染等因素有关。
五、结论与建议本文利用升降轨InSAR技术对北京地区进行了地面沉降监测，发现南水进京后，地面沉降的速度有所加快。
基于时序InSAR技术监测北京平原区地面沉降孙广通;宋萍;刘小阳;李峰【期刊名称】《内蒙古师范大学学报（自然科学汉文版）》【年(卷),期】2017(046)002【摘要】选取地面沉降比较严重的北京平原区作为研究区域,利用时序InSAR技术对该区域2003-2010年的52景ENVISAT ASAR数据进行处理,通过小基线对组合、差分干涉处理、高相干点提取、形变相位分离等步骤,最终反演出北京地区2003-2010年的时间序列累积沉降量和平均形变速率.研究结果表明,沉降地区主要分布在朝阳、通州、昌平和顺义地区,其中朝阳-通州区域沉降最为严重,年最大沉降量超过了110 mm/y,与该区域过度开采地下水有关.将监测结果与现有研究成果和实测水准数据进行对比,发现三者具有较高的一致性,表明时序InSAR技术监测地区沉降具有可靠性和准确性.%A large area of land subsidence was caused in the process of rapid economic and social development in Beijing.An experiment based on the method of time series InSAR technique was conducted over Beijing plain area using totally 52 ENVISAT ASAR scenes in the time span of 2003-2010,including the combination of small baseline,the process of differential interferometric,the extraction of high coherent points,the separation of deformation phase,the time series cumulative settlement and average velocity were extracted.The result showed that ettlement areas are mainly distributed inChaoyang,Tongzhou,Changping and Shunyi District,the Chaoyang-Tongzhou regional subsidence is the most serious which annual maximumsettlement exceeded the 110mm/y due to the increase in demand for groundwater with the rapid construction.The monitoring results were consistent with the results of the existing research and leveling data,which verified the reliability and accuracy of small baseline InSAR technique in monitoring the settlement of the area.【总页数】6页(P241-245,250)【作者】孙广通;宋萍;刘小阳;李峰【作者单位】防灾科技学院防灾工程系,河北三河065201;防灾科技学院防灾工程系,河北三河065201;防灾科技学院防灾工程系,河北三河065201;防灾科技学院防灾工程系,河北三河065201【正文语种】中文【中图分类】P642.26【相关文献】1.PS-InSAR技术在北京平原区地面沉降监测中的应用研究 [J], 顾兆芹;宫辉力;张有全;卢学辉;王洒;王荣;刘欢欢2.基于时序InSAR技术的常州市地面沉降监测与分析 [J], 种亚辉;董少春;胡欢3.基于时序InSAR技术的淄博地面沉降监测研究 [J], 邓晓景; 邢立鹏4.基于时序InSAR技术的淄博地面沉降监测研究 [J], 邓晓景; 邢立鹏5.基于时序SBAS-InSAR技术的通海县盆地区地面沉降监测 [J], 肖波;高帅;喜文飞;周定义;赵振峰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
《南水进京后升降轨InSAR解译北京地面沉降发展态势》篇一一、引言近年来，随着城市化进程的加速，地面沉降问题日益突出，特别是在大型城市如北京等地。
南水北调工程的实施，为北京提供了充足的水资源，但同时也对地面沉降问题带来了新的挑战。
合成孔径雷达干涉测量技术（InSAR）作为一种新型的地表形变监测技术，为地面沉降的监测与解译提供了有效手段。
本文旨在利用升降轨InSAR技术，对南水进京后北京地面沉降的发展态势进行解译与分析。
二、研究方法与数据来源本研究采用升降轨InSAR技术，通过获取北京地区多时相的SAR影像数据，进行地面沉降的监测与解译。
数据来源包括：多时相的Sentinel-1A和-1B卫星SAR影像数据、相关的地理信息数据等。
三、研究区域概况北京地区地势西北高、东南低，属于典型的平原地区。
南水北调工程实施后，大量的水资源通过引水渠道进入北京，对地表及地下水位产生了影响。
因此，本研究的重点在于分析南水进京后，北京地区地面沉降的发展态势。
四、南水进京后北京地面沉降发展态势1. 升降轨InSAR技术应用InSAR技术通过获取卫星对同一地面的多次成像数据，利用相位差信息，实现地表的形变监测。
升降轨InSAR技术则通过不同轨道的卫星数据，获取更全面的地表形变信息。
通过对多时相的SAR影像数据进行处理，我们可以得到北京地区的地面沉降信息。
2. 地面沉降发展态势分析根据InSAR解译结果，我们发现南水进京后，北京地区的地面沉降呈现出一定的规律和特点。
总体上，沉降主要发生在平原地区，特别是靠近引水渠道和城市中心区域。
在时间上，沉降速率呈现出逐渐增大的趋势，特别是在近几年的城市化进程中，沉降速率明显加快。
五、讨论与结论1. 讨论南水进京后，北京地区的地面沉降问题受到了多方面因素的影响。
首先，大量的水资源进入地下和地表，导致地下水位上升和地表积水等问题，进而引发地面沉降。
其次，城市化进程中大量建筑物的建设、道路的铺设等工程活动也对地面沉降产生了影响。
高分辨率InSAR技术在北京大兴国际机场形变监测中的应用赵霞;马新岩;余虔;王招冰
【期刊名称】《自然资源遥感》
【年(卷),期】2024(36)1
【摘要】北京大兴国际机场位于大兴榆垡—礼贤地区,是北京市五大区域地面沉降区之一,不均匀的形变会对机场的安全稳定运行产生影响。
文章基于时间序列InSAR技术,利用2019年9月—2021年11月间39景高分辨率COSMO-SkyMed SAR影像,获取了北京大兴国际机场形变信息的时空特征,监测结果精度较高,与水准监测结果基本吻合。
结果表明,北京大兴国际机场的沉降在2019—2021年持续发展,最大沉降速率为-47.5 mm/a,最大累积沉降量达到-103.84 mm,4条跑道均存在不均匀沉降。
进一步详细分析了跑道在时间、空间上的形变特征,以及航站楼、维修机坪、油罐区、公务机坪等其他形变较大区域的形变信息,并结合地基处理方式对影响沉降的驱动因素进一步分析。
文章可为大兴机场的安全平稳运营提供参考。
【总页数】9页(P49-57)
【作者】赵霞;马新岩;余虔;王招冰
【作者单位】民航机场规划设计研究总院有限公司;机场工程安全与长期性能交通运输行业野外科学观测基地
【正文语种】中文
【中图分类】TP79
【相关文献】
1.基于高分辨率PSP-InSAR技术的深圳市长岭皮水库坝体形变监测应用研究
2.高分辨率PS-InSAR在轨道交通形变特征探测中的应用
3.北京大兴国际机场及周边交通干道形变时序InSAR监测
4.应用高分辨率PS-InSAR技术监测上海动迁房歪斜形变
5.高分辨率时序InSAR技术在青藏输电杆塔精细形变监测中的应用
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InSAR沉降监测及地质灾害风险评估研究一、引言InSAR（干涉合成孔径雷达）技术是一种通过使用雷达发射的电磁波与地面上的目标物相交、反射后形成的干涉图像来进行测量和监测的方法。
它在地质灾害监测和风险评估方面得到了广泛应用。
二、InSAR沉降监测1. InSAR原理InSAR通过比较两个或多个雷达图像，可以检测地面的微小变化。
当地面发生沉降时，相位差发生变化，从而在干涉图像中形成明暗相间的条纹。
通过解算这些条纹可以确定地表的沉降变化。
2. InSAR沉降的应用InSAR技术在监测地面沉降方面具有高灵敏度和大范围覆盖的优势。
它能够及时发现沉降现象，并对沉降的大小和空间分布进行精确的测量。
这对于城市建设、水资源管理和地下工程等领域至关重要。
3. 案例分析：InSAR监测大城市地面沉降以北京市为例，近年来由于地下水的过度开采和地铁建设等原因，北京市的地面沉降问题日益凸显。
利用InSAR技术，可以对北京市的地表沉降进行监测和评估，帮助相关部门制定有效的控制措施并预防地质灾害的发生。
三、地质灾害风险评估1. 地质灾害的概念地质灾害是地壳活动和自然因素作用于人类活动环境中造成的可能对生命、财产和环境造成严重危害的现象。
常见地质灾害包括地震、滑坡、泥石流等。
2. 地质灾害风险评估的重要性地质灾害风险评估是对地质灾害的发生概率、影响范围和损失程度进行全面评估，从而了解灾害风险的大小，以及采取有效的控制和管理措施。
通过评估和预测灾害风险，可以减少潜在风险和损失。
3. InSAR在地质灾害风险评估中的应用InSAR技术可以提供地表形变的高精度观测数据，为地质灾害风险评估提供重要依据。
通过对地表沉降、地表位移等数据的分析，可以识别潜在的地质灾害危险区域，并评估灾害的潜在影响。
四、InSAR沉降监测与地质灾害风险评估的结合1. 原理与方法将InSAR沉降监测和地质灾害风险评估相结合，可以更准确地预测地质灾害的发生概率和影响范围。
南水进京后升降轨InSAR解译北京地面沉降发展态势南水进京后升降轨InSAR解译北京地面沉降发展态势自南水北调工程引水北上至北京以来，北京地面沉降一直备受关注。
近年来，卫星遥感技术中的干涉合成孔径雷达（InSAR）解译技术越来越受到科技研究人员的关注。
本文将采用InSAR解译技术，探讨南水进京后北京地面沉降的发展态势。
InSAR技术通过处理卫星SAR影像，获取地表高程的差异信息，从而实现对地表沉降的测量。
南水进京工程即将进入十年的时间节点，这段时间正好为我们观察地面沉降发展态势提供了一个相对稳定的时间段。
本文将介绍InSAR解译技术在北京地面沉降监测中的应用，分析南水引水对北京地面沉降的影响。
首先，本文将介绍InSAR解译技术的原理和应用。
InSAR技术通过获取卫星SAR影像的相干性，计算地表沉降的变化，并生成沉降的等高线图。
这种技术具有高精度、长时间跨度等特点，对于长周期的地表沉降监测非常适用。
其次，本文将介绍南水进京后北京地面沉降的发展态势。
根据InSAR解译技术生成的等高线图，我们可以观察到南水引水后北京地面的沉降情况。
通过与南水引水前的地面沉降进行对比，可以得出南水进京对北京地面沉降的影响。
在数据分析的过程中，我们还将考虑其他可能的影响因素，如地表土壤类型、建筑物的开采和水下地形等。
这些因素可能导致地面沉降的增加或减少，需要在分析中进行综合考虑。
最后，我们将总结InSAR解译技术在南水进京后北京地面沉降监测中的应用，并展望未来的发展方向。
南水进京工程对北京地面沉降的影响是一个复杂的问题，需要综合考虑多个因素。
通过InSAR解译技术的应用，我们能够比较直观地观察到地面沉降的发展态势，为工程的后续运行和维护提供重要的参考数据。
总之，InSAR解译技术在南水进京后北京地面沉降的监测中具有重要的应用价值。
通过对地表沉降的研究，我们能够更好地了解南水进京工程对北京地面的影响，并为后续的城市规划和工程建设提供技术支持综合研究表明，InSAR解译技术在南水进京后北京地面沉降的监测中具有高精度、长时间跨度的优势。
基于PS-InSAR方法反演北京地区地表沉降速率罗三明;杜凯夫;畅柳;万文妮;杜雪松;余敏;杨博【期刊名称】《大地测量与地球动力学》【年(卷),期】2014(034)001【摘要】选用27景ENVISAT降轨雷达干涉数据,利用相干点目标PS-InSAR技术进行时间序列处理,获取了北京及周边地区2006-2010年地表形变场.研究结果表明:1)在北京及周边地区存在双桥、廊坊、燕郊镇、张喜庄、杨各庄、平谷和沙河镇等7个沉降中心,其中沉降速率最大的为北京的双桥与河北的廊坊,两个沉降中心区平均沉降速率(LOS)分别为-27.19 ±5.66 mm/a与-24.65 ±5.14 mm/a;2)沉降面积最大的为双桥沉降区,约230 km2;3)北京市区地表年回升速率为10.92 ±.3.24 mm/a,表明自20世纪80年代以来采取的回灌措施对防治地面沉降起到了抑制作用;4)北部山区为相对上升,表明区域地质构造作用的影响仍然存在.【总页数】4页(P43-46)【作者】罗三明;杜凯夫;畅柳;万文妮;杜雪松;余敏;杨博【作者单位】中国地震局第一监测中心,天津300180;中国地震局第一监测中心,天津300180;中国地震局第一监测中心,天津300180;中国地震局第一监测中心,天津300180;中国地震局第一监测中心,天津300180;中国地震局第一监测中心,天津300180;中国地震局第一监测中心,天津300180【正文语种】中文【中图分类】P315.72+6【相关文献】1.基于卡尔曼滤波的PS-InSAR地表形变预测方法 [J], 刘星;吕孝雷;;;;;2.基于PS-InSAR方法监测北京市地表沉降 [J], 孙浜;李奕彤;唐诗金典;王琛茜;张满;颜春燕3.基于PS-InSAR监测的石油开采地表下沉模型反演 [J], 王远坚;姜岳;MISA R;SROKA A;姜岩4.基于沉降速率划分的施工地表沉降预测方法 [J], 梁志滔5.基于PS-InSAR方法的个旧市地表形变监测 [J], 马丽;罗建洪;王波;李莲娥;赵彦文因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
《南水进京后升降轨InSAR解译北京地面沉降发展态势》篇一一、引言近年来，随着城市化进程的加速，地面沉降问题日益突出，尤其是在大型城市如北京等地。
南水北调工程作为缓解北方水资源短缺的重要举措，其进京后对地面沉降的影响也引起了广泛关注。
本文利用升降轨InSAR技术，对北京地区地面沉降发展态势进行了解译，旨在为城市规划、地质灾害防治及水资源管理提供科学依据。
二、研究方法1. InSAR技术简介InSAR（干涉合成孔径雷达）技术是一种高精度的地表形变监测技术，具有大面积、高分辨率、高精度等特点。
通过比较两个或多个不同时间的SAR图像，可以检测地表微小形变。
2. 升降轨InSAR技术应用于地面沉降监测升降轨InSAR技术可以获取地表三维形变信息，从而更准确地监测地面沉降。
本文利用升降轨InSAR技术，对北京地区进行地面沉降监测，并解译其发展态势。
三、研究区域与数据获取本研究选取北京市为研究区域，利用多时相的SAR数据进行升降轨InSAR处理。
数据包括不同年份的升降轨InSAR影像数据，以及相关的地理信息数据。
四、北京地面沉降发展态势解译1. 地面沉降空间分布特征通过升降轨InSAR技术处理后的数据，我们发现北京地区地面沉降空间分布具有一定的规律性。
沉降中心主要分布在城市中心区域，尤其是老城区及周边地区。
这些区域的地面沉降程度较为严重，需要引起高度重视。
2. 地面沉降时间变化趋势从时间变化趋势来看，南水进京后，北京地区地面沉降速度有所减缓。
这可能与南水北调工程带来的水资源改善、城市规划调整及地质灾害防治措施的加强等因素有关。
然而，仍需持续关注并采取有效措施，防止地面沉降进一步发展。
五、结论与建议1. 结论本文利用升降轨InSAR技术对北京地区地面沉降发展态势进行了解译。
研究发现，北京地区地面沉降空间分布具有一定的规律性，沉降中心主要分布在城市中心区域。
南水进京后，地面沉降速度有所减缓，但仍需持续关注。
2. 建议为有效防治北京地区地面沉降，提出以下建议：（1）加强城市规划与地质灾害防治的协调，合理规划城市建设用地，避免在易发生地面沉降的区域进行大规模开发。
第27卷 第2期2011年3月地理与地理信息科学Geog ra phy and Geo-Infor matio n Science V ol.27 N o.2M arch 2011 收稿日期:2010-10-22; 修订日期:2010-12-04基金项目:国家自然科学基金项目(40771170/D0120);北京市自然科学基金项目(8082010、Kz201010028030);水利部公益性行业科研专项经费项目(200901091);北京市重点基金项目(8101002)作者简介:陈蓓蓓(1985-),女,博士研究生,研究方向为区域地面沉降应用研究。
*通讯作者E-mail:gonghl@263.n et基于InSAR 技术北京地区地面沉降监测与风险分析陈蓓蓓,宫辉力*,李小娟,张有全,党亚南,宋柳霖(首都师范大学三维信息获取与应用教育部重点实验室,北京100048;北京市城市环境过程与数字模拟国家重点实验室培育基地,北京100048;首都师范大学资源环境与旅游学院,北京100048)摘要:以北京市典型地面沉降区为研究区,采用永久散射体技术 StamPS 算法,利用覆盖北京地区的16幅ASA R 图像进行永久散射体干涉处理,获得该区地面沉降监测信息,初步揭示了研究区地面沉降的空间分布特征。
在此基础上,结合G IS 空间分析方法,对地面沉降的风险范围、风险程度等进行综合分析,表明北京地区的地面沉降防治刻不容缓。
关键词:地面沉降;InSA R 技术;地面沉降监测;风险分析中图分类号:P642.26;P208 文献标识码:A 文章编号:1672-0504(2011)02-0016-050 引言地面沉降是由多种因素引起的地面标高缓慢降低的环境地质现象,严重时会成为地质灾害[1]。
经过半个多世纪的研究,各国学者在地面沉降监测、成因机理、数学模型与预测等方面取得了重要成果。
监测方面,在传统D InSAR 技术基础上发展的永久散射体干涉测量技术(PS)能很好地解决去相关问题,有助于提高形变的时空分辨率及数据处理的精度。
Ferretti 等[2]首先提出基于幅度变化特征识别PS 点的算法,并把这种技术称为永久散射体技术。
随后在国际上众多学者展开了深入研究,如Crosetto 等[3-5]不断完善PS 干涉测量的技术方法,并在监测地表形变方面取得了很多成功的应用成果;而对地面沉降灾害风险研究较少,主要集中在地面沉降危险性分级标准制定[6,7]和危险性评价等[8-10],地面沉降灾害风险评估与区划尚无成熟先例[11]。
北京自20世纪60-70年代发现地面沉降以来,平原地区地面沉降呈加速发展的趋势。
目前在东郊八里庄 大郊亭、东北郊来广营、昌平沙河 八仙庄、大兴榆垡 礼贤、顺义平各庄等地已经形成了5个较大的沉降区,沉降中心最大累计沉降量达1096mm,最严重的地区地表仍在以30~60m m/a的速度下沉[12]。
区域地面沉降已对京沪高速铁路沿线、京津城际轨道等交通工程产生了一定影响,在部分沉降区已经发现工厂、居民区楼房墙壁开裂、地基下沉、地下管道工程损坏等险情。
本文以北京市典型地面沉降区为研究区,采用永久散射体技术 StamPS 算法[13],利用覆盖北京地区的16景A SAR 图像进行永久散射体干涉处理,提取北京地区地面沉降监测信息,初步揭示研究区地面沉降的空间展布特征;进而结合GIS 空间分析方法,综合考虑该地区的社会、经济、人口等因素,进行地面沉降风险灾害区划;最后结合区域水文地质条件,对区域地面沉降的风险范围、风险程度等进行综合分析。
1 地面沉降监测方法1.1 永久散射体干涉测量(PS InSAR)原理H o oper 等[13]提出新的PS 点识别及相位组分分析方法 Stam PS,即采用幅度离散特征和干涉相位空间相关性特征建立PS 识别算法,用于识别永久散射体;该算法能够在非城区(郊区)识别一些稳定的像素,同时适用于非稳定形变区,即无需先验形变速率知识,在一定程度上克服了由于时间去相干引起的干涉问题,提高了干涉像对的可用数量和干涉的时间分辨率。
StamPS 算法[13]技术流程如图1。
首先根据选定的主、辅图像进行干涉,引入外部DEM 消去大部分地形相位组分(二轨法),将K 个干涉对逐一进行相位差分处理,得到相应的K 幅差分干涉相位图。
去地形相位后,第i 个差分干涉对、第x 个像素的相位可以表示为5个相位组分的和:x,i = def ,x ,i + ,x ,i + atm,x ,i + orb ,x,i + n,x ,i (1)图1 永久散射体干涉技术处理流程Fig.1 T he technical route of PS InSAR technology 式中: def 为视线方向上的形变相位, 为引入外部DEM 的误差所引起的残余地形相位, a tm 为卫星两次过境大气延迟相位差, or b 为轨道误差引起的相位, n 为噪声组分(像素内散射体变化、热噪声和配准误差引起,正如PS 所定义的,PS 像素点的 n 足够小,以至于不能完全模糊差分干涉相位信号)。
算法需要初选PS 点,利用其相位计算 圆内相位均值!。
为了节省计算时间,通过幅度离散指数进行PS 点的初选[14]。
总体上, ∀n,x,i 将比以前更小,通过迭代一定时间, ∀n ,x ,i 的贡献降到很小,以至于 x 主要由 n ,x ,i 控制。
最后通过计算 x 值选取最终的PS 点。
通过减去评估的! ,x ,i 值,即可校正地形误差相位组分: int ,x ,i -!^ ,x ,i = def ,x ,i + atm,x,i +! orb,x,i +! ∀ ,x ,i + n,x ,i (2)式中:! ∀ ,x,i 是由于K ,x 评估不确定性所引起的残余DEM 误差,包括一些空间相关的DEM 误差,由于临近PS 点的空间相关性DEM 误差相差不大,该项对相位解缠影响可以忽略。
只要PS 点的密度达到一定要求,那么在校正完DEM 误差相位组分后,临近PS 点的绝对相位差总体上不到∀弧度,校正后的相位值可以被正确的解缠[13]。
在解缠后,除形变相位组分 def 外,仍有4项误差组分存在于式(2)中。
与形变相位组分 def 不同,这些组分的空间相关部分在时间上是非相关的。
因此,通过对解缠后的相位结果在时间上进行高通滤波,在空间上进行低通滤波,能够评估出空间相关性误差[14]。
从式(2)减去这些组分,剩下的即为形变相位和空间非相关误差,这个误差可以模型化为噪声,最后获得形变相位值。
1.2 基于InSAR 监测结果的地面沉降风险指标选取本文从地面沉降灾害的危险性、承灾体的易损性和抗灾能力3方面分析地面沉降灾害的风险。
危险性评价主要反映地下水超采状态以及地面沉降的现状和发展趋势;承灾体的易损性评价体现地面沉降灾害受灾体的人口稠密程度、经济发展程度等性质;抗灾能力评价主要反映地面沉降影响地区运用经济与非经济手段抵御地面沉降灾害,减小灾害损失的组织、协调能力[15]。
在InSAR 监测结果基础上,综合研究区的多源监测信息及经济、社会、人口等实际状况建立地面沉降风险评价指标体系,包括3个一级指标和9个二级指标(图2)。
图2 地面沉降风险评价指标层次结构Fig.2 The chart of land subsidence risk assessment indexes 2 地面沉降监测结果与分析2.1 PS InSAR 技术地面沉降监测结果与分析通过对覆盖北京地区的16景ASAR 图像进行永久散射体干涉处理,初步获取了研究区时间序列的干涉测量结果。
为了进一步消除大气影响,对去大气相位后的形变信息实施滤波处理。
在时间上实施高通滤波,移除 形变信号!中时间上的低频部分[16],并在空间上实施低通滤波,最终评估出空间相关性误差[14]。
处理结果如图3所示,测量的结果为永久散射体的移动,以2005年12月14日主图像为参考基准,正值表示沉降,负值表示上升。
通过提取北京地区的形变,表明在各向异性分布的形变场中,PS 干涉测量方法能够提取线性、非线性形变。
根据北京市地面沉降年速率图(图4,见封2)可知,北京地区地面沉降速率差异性很大。
图4中每个颜色点相应于一个永久散射体(150个/km 2),并且颜色表明了评估的形变趋势,如蓝色区域表示北京的高沉降速率区。
其中沉降梯度较大的地区主要在第四系凹陷区,地面沉降的差异可能重新激活存在的第四系断层,并且导致新的地裂缝产生。
图5为地面沉降与断层分布,通过分析时间序列的干涉测量结果发现,该地区地面沉降存在构造控制的特性,尤其是在北部沉降区,揭示了北京市第四系顺义凹陷与沙河凹陷地区地面沉降趋势及范围受断层控制。
顺义凹陷地面沉降的分布和空间模式页17第第2期 陈蓓蓓等:基于InSA R 技术北京地区地面沉降监测与风险分析图3 A SA R 时间序列形变结果Fig.3 The time s eries deformation result of ASAR图5 地面沉降与断层分布Fig.5 The distribution map of land su bsidence and fault受良乡-顺义断层、黄庄-高丽营控制,干涉表明地面形变面积西北是以黄庄-高丽营断层为边界,东南以良乡-顺义断层为界,部分地区地面沉降已经越过断层区,主要的地表形变沿着平行于区域断层系统的方向。
2.2 基于InSAR 监测结果的地面沉降风险区划在InSAR 监测结果基础上,结合水文地质、社会经济等资料,采用遥感图像解译与实地调查、专家评估等方法,研究灾害的风险评价权重,确定风险等级,进行北京地区地面沉降风险综合评价与区划[15],并结合GIS 空间分析方法,对该地区地面沉降的风险范围、风险程度等进行综合分析。
运用层次分析法确定指标相对权重,并结合改进的模糊综合评价法对密云-怀柔-顺义地区的地面沉降风险进行评价[17,18],风险评价结果如图6(见封2)、图7。
图7 风险程度与可压缩层厚度分区Fig.7 The ris k degree zone map 在AH P-模糊综合评价结果的基础上,综合考虑研究区的地下水开采情况、地层岩性及可压缩层厚度等,初步将密云-怀柔-顺义地区地面沉降风险程度划分为3个等级:(1)风险较小区,分布于怀柔区(庙城地区、杨宋镇、北房镇)。
虽然该地区地下水开采量较大(超采率均大于20%),但由于地层可压缩性厚度较小(一般在50m 以下),使得引起地面沉降的主要因素之一地下水开采的影响很小,地面沉降很难发展成页18第地理与地理信息科学 第27卷为灾害。
该区2003 2005年累计沉降量均小于6mm,年均沉降速率也很小,所以,该区地面沉降灾害的风险程度较小。
