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基于时间序列InSAR技术的成都地区地表沉降研究

肖宁宁  
【摘要】:地表沉降是城市发展的主要灾害之一,是制约城市发展和威胁城市安全的重要因素之一。随着城市化进程加快,现在的城市比以往任何时候都更拥挤。城市的飞速发展往往伴随着地下水的大量开采,高楼的建设以及地下轨道交通的增加等,城市的地表沉降速度正在加快。干涉合成孔径雷达(InSAR)是一种用于分析地面形变的独特工具,与精密水准和GPS测量技术相比,InSAR具有测量覆盖面广,结果精度高,数据获取周期短成本低等优点。经过几十年的发展,InSAR技术从传统的DInSAR发展为时间序列InSAR,在测量精度和准确性上都有所改善。论文使用永久散射体(PS)InSAR(PS-InSAR)和小基线集(SBAS)InSAR(SBAS-InSAR)技术结合多时相星载SAR影像评估成都市的地表形变。使用了覆盖成都市区的90景Sentinel-1影像以及20景Envisat ASAR影像,其中Sentinel-1影像的时间跨度为2014年10月至2018年11月,Envisat ASAR影像的时间跨度为2008年5月至2010年7月。根据两种数据的特点,分别使用PS-InSAR和SBAS-InSAR技术处理,得到成都市市区的形变结果。两者的结果基本一致,研究区域内西北方向出现抬升,东南方向出现沉降,市中心的区域保持稳定,除部分人流量大的区域沉降较大。对形变结果进行分析得出以下结论:成都平原所在的四川盆地受到青藏板块的挤压,所以在西北方向出现了抬升;位于成都东南方向的龙泉驿区近几年频繁建造高楼,可能会导致该地区的沉降;成都市市内地下水水位下降比较缓慢,市内没有出现过量开采的情况,所以研究区域内没有出现大的沉降漏斗。成都平原基底坚硬,上覆土质松散,成都市市区受地震影响较小。但是位于成都市西北的县级市都江堰由于山区面积广大,距离2008年汶川地震震中近,受灾严重,地震后全市进行灾后重建,研究重建后的城市地表形变具有重要的意义。都江堰市区在2014年10月至2018年11月期间地表形变非常微小,较大的沉降出现在北边的山区和市内繁华地区。此外研究了紫坪铺大坝的形变,结果显示在2008年6月至2010年7月大坝由于大坝自身的沉降出现了较大的沉降速率;2014年10月至2018年11月大坝呈现周期性形变,这主要是由于水库水压随时间变化,以及四季温度的变化导致的热胀冷缩,但大坝的年沉降速率基本在5毫米以内。


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