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2016—2021年松嫩平原黑土区季节性地表形变监测与分析

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地理科学进展 2024年第6期43卷 1203-1218页

作者：古丽米热·甫拉提张学霞胡韵哲王景萍北京林业大学水土保持学院北京100083 北京林业大学水土保持国家林业和草原局重点实验室北京100083

受全球气候变暖、冻融作用、地壳运动以及人类活动的影响,地表形变对区域生产、生活和生态造成一定威胁。松嫩平原黑土区是中国重要的耕地后备资源,同时也是典型的季节性冻土区,以往的冻土地表形变监测集中在青藏高原等地区,对松嫩平原... 详细信息

受全球气候变暖、冻融作用、地壳运动以及人类活动的影响,地表形变对区域生产、生活和生态造成一定威胁。松嫩平原黑土区是中国重要的耕地后备资源,同时也是典型的季节性冻土区,以往的冻土地表形变监测集中在青藏高原等地区,对松嫩平原等高纬度地带的地表形变监测鲜有提及。论文利用68景Sentinel-1合成孔径雷达影像数据,通过D-InSAR技术获取2016年和2021年松嫩平原黑土区融化期、冻结期地表形变结果,通过空间自相关、变化矩阵和平均中心探索地表形变时空分布特征,并结合断裂带、地下水和土地利用方式分析地表形变成因,主要结果如下:(1)融化期形变量均值较冻结期高且变化幅度明显,融化期形变量平均值113 mm,范围为-63~244mm;冻结期形变量平均值23 mm,范围为-64~120 mm;2016—2021年同一季节地表形变量范围呈现收敛特征。(2)松辽盆地季节性地表形变呈现“冻胀融沉”规律,小兴安岭西部山麓地带形变微小;融化期内沉降区逐渐朝东北方向移动,抬升区由东北向西南转移;冻结期内沉降区由绥化市向西部齐齐哈尔市辐散,抬升区由西北部向中南部转移。(3)地表形变量高值区位于断裂带沿线破碎带,地表抬升与岩石富水程度空间分布重合。(4)土地利用方式影响地表形变量,空间上显著相关,其中耕地发生地表形变的情况最普遍。松嫩平原黑土区地表形变呈现季节性分异、年际波动的特征,实时监测地表形变并探究其影响因素可以为农耕管理、地下水调控以及地质灾害预防等提供现实依据。

关键词：地表形变 Sentinel-1 D-InSAR 冻土黑土区松嫩平原

面向复杂矿区的Stacking技术辅助DS-InSAR地表形变监测方法

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自然资源遥感 2024年

作者：李志张书毕李鸣庚陈强卞和方李世金高延东张艳锁张帝中国矿业大学环境与测绘学院中铁上海设计院集团有限公司兖矿能源集团股份有限公司济宁三号煤矿

针对合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar, In SAR)技术在矿区植被覆盖密集且存在大梯度地表形变复杂环境下进行监测时存在的监测点数量不足、监测精度不高等问题,提出了一种Stacking技术辅助下的改进分布... 详细信息

针对合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar, In SAR)技术在矿区植被覆盖密集且存在大梯度地表形变复杂环境下进行监测时存在的监测点数量不足、监测精度不高等问题,提出了一种Stacking技术辅助下的改进分布式目标In SAR(Distributed Scatterer In SAR, DS-In SAR)方法。该方法采用置信区间假设检验算法识别同质像元并基于相位三角剖分算法完成相位优化,随后去除先期利用Stacking技术模拟的线性形变相位获取残余相位,进而稀疏形变相位条纹,提高后续DS-In SAR处理框架中时空滤波与三维解缠结果精确性,最终补偿模拟相位获得完整形变场。通过处理2015年10月-2016年3月期间覆盖新巨龙煤矿的Sentinel-1A合成孔径雷达影像,解译了该时段内矿区时序地表形变特征,得到以下实验结论:监测期间,矿区存在三处显著形变,雷达视线向最大累积形变量达到-313 mm;所提方法相较常规短基线集干涉测量技术能够反演出分布更加均匀的监测点位信息,其密度约是后者的12.9倍;对比水准数据的均方根误差约为6.82 mm,精度较后者提高了约3.0 mm。

关键词： Stacking DS-In SAR 地表形变残余相位矿区监测

南水北调地下水回补对潮白河冲洪积扇中上部地表形变响应及控制因素

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地质论评 2024年第4期70卷 1571-1586页

作者：田苗壮北京市地质环境监测所北京100195 城市地下水安全防控技术创新基地北京100195

2014年南水进京后,持续开展地下水回补对于遏制和减缓地面沉降发展起到重要作用,但地下水回升由此带来的不同区域、不同层位的地面沉降与回弹机制及其控制因素尚不明确。深入探讨和研究回补时间、回补量、回补地点与水位及地表形变之间... 详细信息

2014年南水进京后,持续开展地下水回补对于遏制和减缓地面沉降发展起到重要作用,但地下水回升由此带来的不同区域、不同层位的地面沉降与回弹机制及其控制因素尚不明确。深入探讨和研究回补时间、回补量、回补地点与水位及地表形变之间的关系,了解地表形变发生机理和识别主控因素,为后续如何科学回补,发挥最大化水资源回补效益、对地面沉降防治和超采区治理具有极其重要意义。笔者以潮白河冲洪积扇中上部区域为例,采用永久散射体差分干涉测量(PS-InSAR)技术获取研究区地面沉降形变信息,并结合区域分层地下水位动态变化、分层沉降变化等多手段进行耦合,查明研究区地表形变与多因素之间的响应与控制因素。结果表明:南水持续回补导致区域地面沉降减缓,并在牛栏山地区出现地表抬升,抬升范围也随着水位上升逐渐向中下游扩展,2022年最大回弹速率达46.9 mm/a;地表形变具有明显的受断裂所控制的第四系沉积差异特性,以黄庄—高丽营断裂、顺义断裂和南口—孙河断裂所分割的后沙峪凹陷范围内变化明显大于其他地区;地下水位变幅与富水性差异决定水位上升范围与响应变化,而沉积构造作用所造成第四系沉积差异在地下水流向上具有一定控制作用。结果为地面沉降防控和机理研究提供理论和科学依据,同时也为后续开展地下水科学回补和方案优化提供指导和借鉴。

关键词：南水北调地表形变潮白河地面沉降地表抬升富水性

基于哨兵主被动遥感的茅尾海潮滩地表形变监测与分析

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遥感学报 2024年第09期 2306-2319页

作者：明小勇田义超张强陶进张亚丽林俊良北部湾大学资源与环境学院海洋地理信息资源开发利用重点实验室北部湾大学北部湾海洋发展研究中心广西北部湾海洋环境变化与灾害研究重点实验室

分析茅尾海潮滩地表形变时空演变及其影响因素，为茅尾海生态环境保护及修复提供科学依据。基于结合PS特征点的SBAS-InSAR技术，利用研究区176景Sentinel-1A SAR影像数据提取了研究区2015年—2022年的地表形变信息，同时结合该地区植被... 详细信息

分析茅尾海潮滩地表形变时空演变及其影响因素，为茅尾海生态环境保护及修复提供科学依据。基于结合PS特征点的SBAS-InSAR技术，利用研究区176景Sentinel-1A SAR影像数据提取了研究区2015年—2022年的地表形变信息，同时结合该地区植被分布、降水、海平面上升和地质背景等数据，借助GIS空间分析技术与数理统计等方法对研究区地表形变的整体特征、时空演变趋势及其影响因素进行了定量化分析。结果表明：（1）在空间维度上，研究时段内研究区地表形变速率介于-43.07—36.22 mm/a，研究区内地表形变不均匀分布明显且总体上呈现轻微抬升趋势，其中，茅尾海东岸和北岸表现为沉降趋势，而康熙岭地区则呈现出抬升趋势。（2）在时间纬度上，各沉降严重区域从整体上随着时间变化呈现不均匀的下沉趋势，4年最大沉降量达-184.9 mm。（3）在形变影响因素上，生物作用、人类活动、水文过程、海平面上升和降水等引起的地貌变化是潮滩地表形变的主要因子。

关键词：遥感地表形变 InSAR 哨兵时序分析潮滩茅尾海红树林

基于InSAR技术门源地震地表形变监测与分析

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自然资源遥感 2024年第1期36卷 26-34页

作者：金鑫田王世杰张兰军高星月兰州交通大学测绘与地理信息学院兰州730070 地理国情监测技术应用国家地方联合工程研究中心兰州730070 甘肃省地理国情监测工程实验室兰州730070 甘肃大禹九洲空间信息科技有限公司院士专家工作站兰州730050

地震引发的地表形变规模大、范围广,由地震引发的次生地质灾害对当地基础设施和工程建设影响明显。研究门源地震造成的地表形变,对理解地震形变运动过程、识别地质灾害隐患具有重要意义。利用合成孔径雷达差分干涉测量(differential int... 详细信息

地震引发的地表形变规模大、范围广,由地震引发的次生地质灾害对当地基础设施和工程建设影响明显。研究门源地震造成的地表形变,对理解地震形变运动过程、识别地质灾害隐患具有重要意义。利用合成孔径雷达差分干涉测量(differential interferometric synthetic aperture Radar,D-InSAR)技术获取门源地震同震形变场,根据升降轨几何关系,提取门源地震地表二维形变信息;利用覆盖研究区域的21景升轨Sentinel-1A影像,基于短基线集合成孔径雷达干涉测量(small baseline subset-interferometric synthetic aperture Radar,SBAS-InSAR)技术提取门源地震震后地表形变信息,得到视线向(line of sight,LOS)的时间序列和平均形变速率。结果表明,同震形变主要分布在冷龙岭断裂与托莱山断裂的交汇处,LOS向地表形变升轨隆升形变量为0.40 m,沉降量为-0.65 m,降轨隆升形变量为0.80 m,沉降量为-0.70 m;联合升降轨视线向结果分析二维形变,得到垂直方向最大形变量为-0.32 m,以沉降为主,水平方向最大形变量为0.87 m,以向东运动为主,说明此次地震水平方向形变显著,断层运动状态为左旋走滑作用。2022年1月17日—9月26日期间,整体形变较为稳定,部分区域形变明显,断裂带活动是影响地表形变的主要因素,平均形变速率最大值为53 mm/a,最大形变量达到77 mm。研究结果可为地震灾害防治、应急管理工作和社会经济可持续发展提供技术支持。

关键词：地表形变 InSAR 门源地震形变监测

基于时序InSAR技术的工业园区地表形变监测

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测绘通报 2024年第6期 157-163页

作者：黄标张辉尹剑辉广东省科学院广州地理研究所广东广州510070 兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730000

工业园区作为城市经济发展的核心区,对园区进行地表形变监测尤为重要。目前,对工业园区形变机制的研究较少,且传统的监测手段成本高、效率低。因此,本文提出利用时序合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术构建园区的综合监测模型,在提升监测... 详细信息

工业园区作为城市经济发展的核心区,对园区进行地表形变监测尤为重要。目前,对工业园区形变机制的研究较少,且传统的监测手段成本高、效率低。因此,本文提出利用时序合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术构建园区的综合监测模型,在提升监测效率的同时节约了成本。以白银区银西工业园为例,基于2018年6月—2021年4月34景Sentinel-1A数据,利用StaMPS-PS与SBAS-InSAR技术获取了园区地表形变信息,并对两种技术获取的形变信息从时空分布的角度进行交叉验证。结果表明,两种技术获取的形变特征点均对应于实地勘察照片中形变位置,再利用585个相同经纬度点进行精度验证,发现两者相关性较好,决定系数R^(2)达0.82,均方根误差RMSE为2.20 mm/a,形变速率范围也高度一致。由于StaMPS-PS技术识别出的形变点数量比SBAS-InSAR技术多47%,因此StaMPS-PS技术在园区的适用性更好。最后分析并讨论了园区地表形变的地质条件及诱因,为更好了解园区形变机制及预警灾害发生提供了参考依据。

关键词： StaMPS-PS SBAS-InSAR 地表形变 WOA-BP神经网络银西工业园区

基于云计算的引调水工程地表形变星载InSAR监测

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长江科学院院报 2024年

作者：万鹏韩贤权谭勇秦朋水利部水工程安全与病害防治工程技术研究中心长江科学院工程安全与灾害防治研究所国家大坝安全工程技术研究中心

针对时间序列InSAR计算量大，时效性低，传统D-InSAR精度不高的问题，提出了TD-InSAR连续像对干涉测量方法，并利用HyP3云计算平台实现了长距离引调水工程沿线地表形变连续干涉像对快速分析。以珠江三角洲水资源配置工程为研究区，以传... 详细信息

针对时间序列InSAR计算量大，时效性低，传统D-InSAR精度不高的问题，提出了TD-InSAR连续像对干涉测量方法，并利用HyP3云计算平台实现了长距离引调水工程沿线地表形变连续干涉像对快速分析。以珠江三角洲水资源配置工程为研究区，以传统PS-InSAR监测结果为参照数据对TD-InSAR地表形变探测精度进行了验证。试验结果表明TD-InSAR取得的地表形变速率与PS-InSAR趋势一致，相关性R2大于0.7，精度相比传统D-InSAR方法提高了52.6%。基于云计算的TD-InSAR地表形变监测方法降低了时序分析的计算量，提高了时序分析的时效性，适用于大范围的地表形变快速普查分析。

关键词：引调水工程合成孔径雷达干涉测量(InSAR) 云计算地表形变

基于InSAR技术的中国地表形变一张图研制

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测绘地理信息 2024年第2期49卷 1-12页

作者：张过王舜瑶陈振炜秦绪文徐子兴刘峻宁刘宇涛周军元苏逸平武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079 南阳师范学院河南南阳473000 中国地质调查局北京100037 千寻位置网络有限公司上海200438 湖北省测绘工程院湖北武汉430074 浙江省国土空间规划研究院浙江杭州311121

地表形变危害巨大且深远,利用合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)技术监测地表形变虽已较为成熟,但是超大范围,甚至全国范围的地表形变快速提取仍充满挑战。为快速获取全国地表形变信息,设计了一种... 详细信息

地表形变危害巨大且深远,利用合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)技术监测地表形变虽已较为成熟,但是超大范围,甚至全国范围的地表形变快速提取仍充满挑战。为快速获取全国地表形变信息,设计了一种基于超算并行计算的广域地表形变快速提取优化方法,并对干涉集基线组合方法、广域相位解缠算法、大气效应改正方法等进行了改进和创新。基于该方法,采用10157景哨兵1号数据,研制了中国全境2021年度40m分辨率地表形变速率图,经验证形变速率精度为4.82mm/a,有效覆盖度为94.6%,图幅间无明显接边差异。同时对国内典型地表形变区域进行了分析。研究为广域地表形变常态化快速提取提供了参考。

关键词：地表形变合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar,In SAR) 广域地表形变快速提取哨兵1号

基于SABS-InSAR的保德矿区地表形变监测与分析

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科学技术与工程 2024年第3期24卷 941-951页

作者：樊昱初吕义清杨娜太原理工大学矿业工程学院太原030024 航天宏图信息技术股份有限公司北京100094

煤炭开采是保德县的主导产业,长期高强度的矿产资源开发导致矿区内地表发生了不同程度的形变,地质灾害频发,对进一步采矿作业造成了极大的安全隐患,破坏了当地的生态环境。为了进一步探究矿区地表变形的时空分布变化规律以及地表形变的... 详细信息

煤炭开采是保德县的主导产业,长期高强度的矿产资源开发导致矿区内地表发生了不同程度的形变,地质灾害频发,对进一步采矿作业造成了极大的安全隐患,破坏了当地的生态环境。为了进一步探究矿区地表变形的时空分布变化规律以及地表形变的驱动因素,利用SBAS-InSAR技术对覆盖研究区的32景Sentinel-1A影像数据进行处理,得到了保德矿区2020-06-24—2022-09-13期间的地表形变信息。在监测时间段内,研究区整体以沉降为主,形成多处由中心向四周发展的漏斗状下沉区域,主形变区内形变量与时间大致呈线性关系。依据计算得到的形变结果将保德矿区划分为6个重点研究区,以5号重点研究区中的泰安煤矿为例,通过分析其工作面的采掘工程,得出以下结论:①煤矿地表并未达到稳定状态。②发生地表形变的区域与工作面空间分布相吻合。③作为矿区形变的主要驱动因素,随着采矿工程的推进,主形变区域的范围和沉降速率将会进一步增大。研究区内的地质构造和地层岩性对研究区整体形变的趋势和范围起到一定的控制作用,断层两侧上盘、下盘的相对运动以及不同区域地表的可压缩层厚度差异均对地面的形变速率有一定的影响。通过叠加对比重点监测点累积形变量与区域降水量信息,得出研究区地表形变与降水也有一定的相关性,且降水对地下井工开采和露天开采的地表影响结果有所不同。

关键词： SBAS-InSAR 保德矿区地表形变形变特征驱动因素