时序InSAR技术在城市地表形变监测中的应用及风险评价

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地面沉降会损坏城市建设并威胁到人民生命安全,因此对城市地表形变监测具有重要意义。PS-InSAR和SBAS-InSAR技术利用不同模型与方法对目标区域内的相干点的残差相位进行剔除,各有优劣。因此,提升两种技术对地形变监测的高效准确性是亟待研究的课题之一。本文应用两种时序InSAR技术对无锡市和上海市进行地表形变监测,分析其形变原因;并以上海市为例对地面沉降风险性进行评价。主要研究内容如下:(1)以Sentinel-1A数据为基础,通过PS-InSAR技术和融合PS高相干性点的SBAS InSAR技术反演无锡中心城区地表形变信息。为研究不同监测方法对城市的监测效果,根据不同地表覆盖物对雷达波的后散射能力不同,本文首先以无锡市为研究区通过大量的实验对比分析,采取最合适的参数用两种方法进行反演。结果表明:无锡市中心城区整体呈现“西北部抬升,南部沉降”的特点。监测时段形变速率范围为-14~20mm/a。对典型形变区进行时空分布特征分析。并对两种方法的实验结果进行对比验证具有高度的一致性,验证了融合PS高相干性点的SBAS InSAR技术的可行性,适用于城市形变监测。(2)利用2016年5月至2021年8月的42幅影像和改进的SBAS-InSAR技术,获取上海市地表形变信息,并与水准测量数据验证结果的可靠性。由于进行小基线集轨道精炼时,选取高相干性控制点进行反演效果更好,因此采用改进的SBAS-InSAR技术监测上海市地面沉降。结果表明上海市地表形变整体较为稳定,西部有部分抬升,沿海地区下沉较为严重。结合地质构造、水文条件、地下水开采、降雨量以及工程建设因素,进行时空特征定量分析,了解形变诱因与沉降规律之间的相关性。为今后上海市地面沉降灾害防治提供科学参考,有利于构建生态文明建设和经济可持续发展。(3)基于上海市地面沉降反演结果和当地实际情况,选取11个评价指标构建评价要素集,从地面沉降的危险性和易损性两方面分析各指标样本特征,采用熵权法确定因子权重建立风险性评价模型,得到上海市的地面沉降危险性、易损性和风险性评价结果,并进行空间分异分析:在上海市的中心城区,地面沉降风险高区包含黄浦区、虹口区、静安区、普陀区和长宁区以及浦东新区靠近黄浦江区域,较高区则为中心城区周围区域,近郊区一般为地面沉降中区,青浦区和松江区处于较低或者低沉降风险区。结果在上海市地质灾害的预防、监测等方面具有参考指导意义。
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