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自然资源遥感  2022, Vol. 34 Issue (3): 106-111    DOI: 10.6046/zrzyyg.2021291
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基于PS-InSAR上海地区地表沉降监测与分析
张志华1,2,3(), 胡长涛1,2,3, 张镇1,2,3, 杨树文1,2,3
1.兰州交通大学测绘与地理信息学院,兰州 730070
2.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
3.甘肃省地理国情监测工程实验室,兰州 730070
PS-InSAR-based monitoring and analysis of surface subsidence in Shanghai
ZHANG Zhihua1,2,3(), HU Changtao1,2,3, ZHANG Zhen1,2,3, YANG Shuwen1,2,3
1. Faculty of Geomatics, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730070, China
2. National-Local Joint Engineering Research Center of Technologies and Applications for National Geographic State Monitoring, Lanzhou 730070, China
3. Gansu Provincial Engineering Laboratory for National Geographic State Monitoring, Lanzhou 730070, China
全文: PDF(3457 KB)   HTML  
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 

城市地表沉降对人类生活影响越来越严重,有效监测地表沉降的方法研究显得尤为重要。为监测上海市的地表沉降状况,使用永久散射体干涉测量(permanent scatterer-interferometric synthetic aperture Radar,PS-InSAR)技术对2019—2020年24景覆盖上海地区的Sentinel-1A数据进行处理,然后使用SRTM1数字高程模型进行残差相位修正,提取了2 a的地表沉降结果。通过对监测结果的沉降速率和沉降累计量进行分析,表明上海市城区主要为不均匀地表沉降,主城区分布多个沉降漏斗,与历史沉降数据对比,个别沉降漏斗与上海市地表历史沉降漏斗数据相对应。通过随机选取地面特征点的地表沉降时序数据,可知地表沉降的形变量在各时间单位上基本一致,其变化趋势有较高的一致性,验证了PS-InSAR监测方法的可靠性。研究结果可为上海市地质灾害防治提供数据支撑和决策依据。

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张志华
胡长涛
张镇
杨树文
关键词 地表沉降InSAR永久散射体干涉测量上海    
Abstract

Urban surface subsidence has increasingly severe impacts on human life, making it particularly important to study the methods for effectively monitoring surface subsidence. To monitor the surface subsidence in Shanghai, this study processed 24 scenes of 2019—2020 Sentinel-1A data covering the city using the PS-InSAR technique. After treatment using the permanent scatterer interferometry technique, the residual phase correction was performed using SRTM1 DEM, and the surface subsidence results of the two years were extracted. The analysis of the subsidence rate and cumulative subsidence amplitude in the monitoring results shows that the urban area mainly shows uneven surface subsidence with multiple subsidence funnels, some of which correspond to the historical subsidence data. As shown by time-series surface subsidence data of seldomly selected ground characteristic points, the surface subsidence at these points basically had the same deformation amplitude at different times and highly consistent changing trends, verifying the reliability of the PS-InSAR monitoring method. The results of this study will provide data and decision-making bases for geologic disaster prevention and control in Shanghai.

Key wordssurface subsidence    InSAR    PS-InSAR    Shanghai
收稿日期: 2021-09-13      出版日期: 2022-09-21
ZTFLH:  TP79  
基金资助:国家重点研发计划项目重点专项项目“星空地遥感立体监测技术”(2017YFB0504201);“国土资源与生态环境安全监测系统”(2017YFB0504203);国家自然科学基金项目“隧道及其隐伏不良地质体三维多尺度集成建模研究”(41861059);“基于高分辨率卫星影像的彩钢板建筑与城市空间结构演变关系研究”(41761082);“残缺和异质三维模型簇的对应关系协同计算与协同一致分割研究”(61862039);兰州交通大学优秀平台支持项目(201806)
作者简介: 张志华(1980-),男,博士,教授,研究方向为遥感图像处理与软件开发。Email: zhzhihua99@163.com
引用本文:   
张志华, 胡长涛, 张镇, 杨树文. 基于PS-InSAR上海地区地表沉降监测与分析[J]. 自然资源遥感, 2022, 34(3): 106-111.
ZHANG Zhihua, HU Changtao, ZHANG Zhen, YANG Shuwen. PS-InSAR-based monitoring and analysis of surface subsidence in Shanghai. Remote Sensing for Natural Resources, 2022, 34(3): 106-111.
链接本文:  
https://www.gtzyyg.com/CN/10.6046/zrzyyg.2021291      或      https://www.gtzyyg.com/CN/Y2022/V34/I3/106
Fig.1  研究区地理位置
Fig.2  PS-InSAR技术流程
Fig.3  连接图
Fig.4  强度数据
Fig.5  上海市城区地表沉降速率与特征点分布
Fig.6  特征点沉降序列
Fig.7  时序累积地表沉降量
Fig.8  特征点与沉降漏斗的位置
地质构造 土体类型 厚度 顶部埋深 水文地质
表层土 黏土 1.5~4.0 0.5~2.0
第一沙土层 淤泥质粉砂 3.0~20.0 2.0~3.0 潜水层
第一软土层 淤泥质粉质黏土 5.0~20.0 3.0~15.0
软黏土
第二软土层 软黏土,黏土 10.0~25.0 15.0~20.0 微承压含水层
粉砂
第一硬土层 硬黏土 1.5~6.0 20.0~30.0
第二砂土层 淤泥质粉砂 10.0~22.0 28.0~35.0 第一含水层
粉质细砂
第三软土层 含粉砂黏土 20.0~40.0 40.0~50.0
第三砂土层 含黏土粉砂 20.0~60.0 61.0~77.0 第二含水层
细砂,含砾细砂
Tab.1  上海地区地质信息
[1] 张静, 冯东向, 綦巍, 等. 基于SBAS-InSAR技术的盘锦地区地面沉降监测[J]. 工程地质学报, 2018, 26(4):999-1007.
Zhang J, Feng D X, Qi W, et al. Monitoring land subsidence in Panjin region with SBAS-InSAR method[J]. Journal of Engineering, 2018, 26(4):999-1007.
[2] 汪宝存, 朱琳, 潘登, 等. 郑州市地面沉降时空演变规律研究[J]. 国土资源遥感, 2020, 32(3):143-148.doi: 10.6046/gtzyyg.2020.03.19.
doi: 10.6046/gtzyyg.2020.03.19
Wang B C, Zhu L, Pan D, et al. Research on temporal and spatial evolution law of land subsidence in Zhengzhou[J]. Remote Sensing for Land and Resources, 2020, 32(3):143-148.doi: 10.6046/gtzyyg.2020.03.19.
doi: 10.6046/gtzyyg.2020.03.19
[3] Yang Q, Ke Y H, Zhang D Y, et al. Multi-Scale analysis of the relationship between land subsidence and buildings:A case study in an eastern Beijing urban area using the PS-InSAR technique[J]. Remote Sensing, 2018, 10(7):1006.
doi: 10.3390/rs10071006
[4] Lyu M Y, Ke Y H, Guo L, et al. Change in regional land subsidence in Beijing after south-to-north water diversion project observed using satellite Radar interferometry[J]. GIScience and Remote Sensing, 2020, 57(1):140-156.
doi: 10.1080/15481603.2019.1676973
[5] 袁悦. 基于SBAS-InSAR技术的海口地区地面沉降监测及机理分析[D]. 北京: 中国地质大学(北京), 2020.
Yan Y. Ground subsidence monitoring and mechanism analysis in Haikou area based on SBAS-InSAR technology[D]. Beijing: China University of Geosciences(Beijing), 2020.
[6] 聂运菊, 刘国祥, 石金峰, 等. 基于PSI技术监测上海市2009年-2010年区域地表沉降[J]. 遥感信息, 2013, 28(2):56-61.
Nie Y J, Liu G X, Shi J F, et al. Ground subsidence of Shanghai from 2009 to 2010 monitored by PSI technique[J]. Remote Sensing Information, 2013, 28(2):56-61.
[7] Ferretti A, Prati C, Rocca F. Nonlinear subsidence rate estimation using permanent scatterers in differential SAR interferometry[J]. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2000, 38(5):2202-2212.
doi: 10.1109/36.868878
[8] 高二涛, 范冬林, 付波霖. 基于PS-InSAR和SBAS技术监测南京市地面沉降[J]. 大地测量与地球动力学, 2019, 39(2):158-163.
Gao E T, Fan D L, Fu B L. Land subsidence monitoring of Nanjing area based on PS-InSAR and SBAS technology[J]. Geodesy and Geodynamics, 2019, 39(2):158-163.
[9] 麻源源, 左小清, 麻卫峰. 基于PS-InSAR的天津地区沉降监测及分析[J]. 遥感技术与应用, 2019, 34(6):1324-1331.
Ma Y Y, Zou X Q, Ma W F. Settlement monitoring and analysis of Tianjin area based on PS-InSAR[J]. Remote Sensing Technology and Application, 2019, 34(6):1324-1331.
[10] 刘欣, 商安荣. PS-InSAR和SBAS-InSAR在城市地表沉降监测中的应用对比[J]. 全球定位系统, 2016, 41(2):101-105.
Liu X, Shang A R. Application contrast of PS-InSAR and SBAS-InSAR in urban surface subsidence monitoring[J]. GNSS World of China, 2016, 41(2):101-105.
[11] 上海市统计局. 上海统计年鉴2020[M]. 北京: 中国统计出版社, 2020.
Shanghai Municipal Bureau of Statistics. Shanghai statistical yearbook 2020[M]. Beijing: China Statistics Press, 2020.
[12] Cigna F, Tapete D. Present-day land subsidence rates,surface faulting hazard and risk in Mexico City with 2014—2020 Sentinel-1 IW InSAR[J]. Remote Sensing of Environment, 2021, 253:1-19.
[13] 张兆旭. 基于PS-InSAR技术的高速铁路沉降监测研究[D]. 北京: 中国地质大学(北京), 2016.
Zhang Z X. Research on settlement monitoring of high speed railway based on PS-InSAR technology[D]. Beijing: China University of Geosciences(Beijing), 2016.
[14] Dumka R K, SuriBabu D, Malik K, et al. PS-InSAR derived deformation study in the Kachchh,Western India[J]. Applied Computing and Geosciences, 2020, 8:1-8.
[15] 熊佳诚, 聂运菊, 罗跃, 等. 利用双极化Sentinel-1数据监测城市地面沉降——以上海市为例[J]. 测绘通报, 2019(11):98-102,129.
Xiong J C, Nie Y J, Luo Y, et al. Monitoring urban land subsidence by dual-polarization Sentinel-1 data:A case study of Shanghai[J]. Bulletin of Surveying and Mapping, 2019(11):98-102,129.
[16] 史玉金. 上海地区地面沉降新特征及对重大市政设施影响研究[D]. 上海: 上海交通大学, 2018.
Shi Y J. Recent characteristics of land subsidence in Shanghai and its effect on performance of key municipal facilities[D]. Shanghai: Shanghai Jiao Tong University, 2018.
[17] 朱菊艳. 沧州地区地面沉降成因机理及沉降量预测研究[D]. 北京: 中国地质大学(北京), 2014.
Zhu J Y. Research on land subsidence mechanism and prediction of settlement in Cangzhou area[D]. Beijing: China University of Geosciences(Beijing), 2014.
[1] 林佳惠, 刘广, 范景辉, 赵红丽, 白世彪, 潘宏宇. 联合改进U-Net模型和D-InSAR技术采矿沉陷提取方法[J]. 自然资源遥感, 2023, 35(3): 145-152.
[2] 高晨, 马栋, 屈曼, 钱建国, 尹海权, 侯晓真. 基于PS-InSAR的怀来地震台钻孔体应变异常机理研究[J]. 自然资源遥感, 2023, 35(3): 153-159.
[3] 姜德才, 郑向向, 王宁, 肖春蕾, 朱振洲. 时序InSAR技术在珠三角地区地质灾害隐患识别中的应用[J]. 自然资源遥感, 2023, 35(3): 292-301.
[4] 刘辉, 徐心月, 陈蜜, 陈富龙, 丁瑞力, 刘菲. 秦皇岛段明长城时序InSAR遥感动态监测[J]. 自然资源遥感, 2023, 35(2): 202-211.
[5] 潘建平, 付占宝, 邓福江, 蔡卓言, 赵瑞淇, 崔伟. 时序InSAR解析消落带区域岸坡地表形变及其水要素影响[J]. 自然资源遥感, 2023, 35(2): 212-219.
[6] 虎小强, 杨树文, 闫恒, 薛庆, 张乃心. 基于时序InSAR的新疆阿希矿区地表形变监测与分析[J]. 自然资源遥感, 2023, 35(1): 171-179.
[7] 董继红, 马志刚, 梁京涛, 刘彬, 赵聪, 曾帅, 鄢圣武, 马晓波. 基于时序InSAR技术的滑坡隐患识别对比研究[J]. 自然资源遥感, 2022, 34(3): 73-81.
[8] 罗雪玮, 向喜琼, 吕亚东. 龙里某塌陷时序InSAR变形监测的PS修正[J]. 自然资源遥感, 2022, 34(3): 82-87.
[9] 李柱, 范洪冬, 高彦涛, 许耀宗. 基于DS-InSAR的乌达煤田火区长时序地表形变监测与分析[J]. 自然资源遥感, 2022, 34(3): 138-145.
[10] 杨显华, 魏鹏, 吕军, 韩磊, 石浩林, 刘智. 基于多源遥感的采空塌陷识别技术应用研究[J]. 自然资源遥感, 2022, 34(2): 162-167.
[11] 徐子兴, 季民, 张过, 陈振炜. 基于SBAS-InSAR技术和Logistic模型的矿区沉降动态预测方法[J]. 自然资源遥感, 2022, 34(2): 20-29.
[12] 杨旺, 何毅, 张立峰, 王文辉, 陈有东, 陈毅. 甘肃金川矿区地表三维形变InSAR监测[J]. 自然资源遥感, 2022, 34(1): 177-188.
[13] 李梦梦, 范雪婷, 陈超, 李倩楠, 杨锦. 徐州矿区2016—2018年地面沉降监测与分析[J]. 自然资源遥感, 2021, 33(4): 43-54.
[14] 史珉, 宫辉力, 陈蓓蓓, 高明亮, 张舜康. Sentinel-1A京津冀平原区2016—2018年地面沉降InSAR监测[J]. 自然资源遥感, 2021, 33(4): 55-63.
[15] 沙永莲, 王晓文, 刘国祥, 张瑞, 张波. 基于SBAS InSAR的新疆哈密砂墩子煤田开采沉陷监测与反演[J]. 自然资源遥感, 2021, 33(3): 194-201.
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