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PS-InSAR技术在北京典型地区地面沉降监测中的应用研究

卢学辉  
【摘要】:地面沉降是由自然或人为因素引发的地下松散地层固结压缩导致区域性地面标高损失的现象。地面沉降是国内外普遍关注复杂环境地质问题,具有缓发性、影响范围广、持续时间长、成因机制复杂和防治难度大、不可补偿性等特点。且多发生在大中城市,对人们的生产、生活、交通等影响极大,造成的损失和危害也大,成为一种严重的环境地质问题,影响和制约着当地国民经济的可持续发展。北京市地面沉降最早发现于1935年,经历形成、发展、扩展阶段之后,目前北京平原区已成为国内地面沉降发育严重的区域之一其潜在危害倍受各级政府和社会各界关注。 传统的地面沉降监测手段(水准测量、分层标、GPS等)虽然精度高,但是采样精度低、测量时间周期长,成本高、已经无法满足当今社会的要求。合成孔径雷达干涉测量(InSAR)已成为测量地球表面变化极具潜力的技术,它可以大面积的采样、测量时间短,同时成本也很低。D-InSAR在实际应用中容易受到时间和空间去相干以及大气延迟等影响,使得其形变监测精度降低,甚至完全不能获得可靠的形变信息。永久散射体干涉测量技术(Persistent Scatterers for SAR Interferometry)则能够在有效提高形变监测的时空分辨率及解缠的精度的同时,降低时间、空间去相干影响以及减弱大气延迟引起的误差,是全面获取地面沉降监测信息的有力手段。 此次研究选取北京平原典型地面沉降区为研究区,利用2003-2009年29景的ASAR数据,采用永久散射体技术-StamPS方法(Hooper,2004)进行了干涉处理,选取南部山区为参考区进行相位解缠评估并移除地形误差、大气及轨道误差,最终获得北京地区时间序列的干涉测量结果。通过将PS技术获取的形变信息与水准测量结果对比,初步验证干涉测量结果的正确性。在此基础上进一步分析北京市平原区地面沉降的空间演化趋势及演化特征,初步分析了其演化成因机理。研究结果对于预防、控制和减缓地面沉降的发生、降低损失、减小危害等方面有着重大的理论和现实意义。


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