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        基于干涉點目標技術(shù)的地面沉降監(jiān)測應(yīng)用研究

        2017-07-07 12:44:13唐升峰王冠雅劉全海
        城市勘測 2017年3期
        關(guān)鍵詞:廣州監(jiān)測區(qū)域

        唐升峰,王冠雅,劉全海

        (1.廣東省地質(zhì)測繪院,廣州 花都 510800; 2.中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院,湖南 長沙 410083; 3.常州市測繪院,江蘇 常州 213002)

        基于干涉點目標技術(shù)的地面沉降監(jiān)測應(yīng)用研究

        唐升峰1*,王冠雅2,劉全海3

        (1.廣東省地質(zhì)測繪院,廣州 花都 510800; 2.中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院,湖南 長沙 410083; 3.常州市測繪院,江蘇 常州 213002)

        選取覆蓋廣州地區(qū)的29景ENVISAT/ASAR影像,基于干涉點目標技術(shù)(Interferometric Point Target Analysis,IPTA)提取了廣州地區(qū)的地表形變結(jié)果,并對結(jié)果進行了分析與討論。通過對4個沉降現(xiàn)象明顯地區(qū)以及相應(yīng)沉降嚴重地段的分析可知,廣州地區(qū)地面沉降的發(fā)生由兩種因素導(dǎo)致,一是該地區(qū)獨特豐富的水文地質(zhì)構(gòu)造條件;二是設(shè)施建設(shè)、工業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟發(fā)展等人類活動使該地土壤負載力增加,地下水需求與開采加劇,從而在多處地段呈現(xiàn)出不同程度的地面沉降現(xiàn)象。

        地面沉降;形變監(jiān)測;InSAR;干涉點目標技術(shù)

        1 引 言

        隨著合成孔徑雷達干涉測量(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)技術(shù)的快速發(fā)展,合成孔徑雷達差分干涉測量(Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar,DInSAR)技術(shù)作為InSAR技術(shù)的延伸,在地表形變監(jiān)測方面表現(xiàn)出全天時、全天候、高空間分辨率和大范圍監(jiān)測的優(yōu)勢,目前已被廣泛用于城市地面沉降監(jiān)測。但是,傳統(tǒng)DInSAR技術(shù)存在監(jiān)測精度易受時間失相關(guān)、空間失相關(guān)和大氣擾動影響嚴重等問題[1]。針對上述問題,F(xiàn)erretti等[2]于2000年首次提出了永久散射體干涉合成孔徑雷達測量(Persistent ScattererInterferometric SAR,PSI)技術(shù),該技術(shù)不僅可以間接地有效克服傳統(tǒng)DInSAR技術(shù)存在的缺陷[3],還具有時間采樣率高和空間分辨率高等諸多優(yōu)點,使得傳統(tǒng)DInSAR技術(shù)在長時間緩慢累積地表沉降監(jiān)測方面的應(yīng)用更具優(yōu)勢[4]。但是,由于該技術(shù)對SAR數(shù)據(jù)量的要求過高,數(shù)據(jù)處理時間長,不適用于短期實際測量工程[3]。為了彌補該技術(shù)的缺陷,近年來,國內(nèi)外學(xué)者提出了更為成熟的時序干涉形變提取方法,如干涉點目標分析(Interferometric Point Target Analysis,IPTA)方法[5]、相干目標(Coherent Target Monitoring,CTM)方法[6]、短基線集(Small Baseline Subset,SBAS)方法[7,8]等。在各種算法的基礎(chǔ)上,研究人員也開發(fā)出多種PSI技術(shù)處理軟件對算法進行實現(xiàn),如GAMMA、StaMPS[9]等。本文所用IPTA方法為國際知名SAR處理軟件GAMMA的一個模塊。該方法通過探測出在時間序列InSAR影像中表現(xiàn)出很好相干性的相干點目標,分離出殘余相位各個分量值,達到去除大氣擾動項,獲得精準形變結(jié)果的目的。探測圖像上頻譜穩(wěn)定的點目標,并對其相位信息進行時間維與空間維的復(fù)合分析,獲得研究區(qū)域的可靠形變信息,達到降低時空失相干與大氣擾動影響的目的[10]。

        廣州地處廣東省中南部,瀕臨南海,位于珠江三角洲北緣,是我國南方最大的海濱城市,也是中國的南大門。伴隨城市化的發(fā)展進程,城市規(guī)模不斷擴張,人口密度急劇增加,加之廣州所在珠三角地區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜,淤泥和淤泥質(zhì)軟土層分布廣泛,城區(qū)內(nèi)許多地段已產(chǎn)生地面沉降并呈現(xiàn)加劇趨勢,對房屋、交通、水利和地下管線等基礎(chǔ)設(shè)施造成了較為嚴重的破壞。因此,為準確把握這一地區(qū)地面沉降動態(tài),向政府制定具體防治措施和保證重要大型工程項目的建設(shè)安全提供決策依據(jù),對該地區(qū)地面沉降進行監(jiān)測具有重要的現(xiàn)實意義和必要性。由于廣州屬于亞熱帶季風(fēng)氣候,溫度高、雨量充足、植被茂盛,其獨特的地理氣候條件使得該區(qū)域SAR數(shù)據(jù)受時空失相干和大氣影響嚴重,本文將基于IPTA技術(shù)對該地區(qū)地面沉降進行監(jiān)測,并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果對地表形變的特征與驅(qū)動因素進行分析。

        2 數(shù)據(jù)源及數(shù)據(jù)處理

        2.1 研究區(qū)域

        本文研究區(qū)域位于廣東省中南部,覆蓋了廣州市的全部城區(qū)和佛山市部分區(qū)域,如圖1所示。該區(qū)域位于珠江三角洲北部邊緣,總體呈現(xiàn)出東北高、西南低的地勢特征。東北部為丘陵地帶,海拔標高一般在 300 m以下,地形高差 250 m左右,坡度15°~35°。西部為河流沉積而成的沖積平原,南部為珠江三角洲平原且含少量丘陵與臺地。亞熱帶季風(fēng)的多雨氣候使得該地區(qū)水網(wǎng)密布,珠江、東江與流溪河在此處呈樹枝狀交匯。賦存于地層間的地下水因巖性復(fù)雜而種類豐富。在地質(zhì)構(gòu)造方面,廣州地區(qū)的中、新生代構(gòu)造運動強烈,構(gòu)造裂隙發(fā)育,例如廣從斷裂、瘦狗嶺斷裂等相互交錯,構(gòu)成不同類型的水文地質(zhì)單元[11,12]。伴隨廣州市經(jīng)濟的發(fā)展,城區(qū)擴張和人口增長帶來的工業(yè)和生活用水需求增大,近年來地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害頻繁發(fā)生。進行區(qū)域大面積地面形變監(jiān)測工作迫在眉睫。

        圖1 研究區(qū)域數(shù)字高程模型及SAR影像覆蓋

        2.2 實驗數(shù)據(jù)及處理

        本實驗選用2007年4月23日~2010年8月30日的29景C波段ENVISAT/ASAR數(shù)據(jù)進行實驗,影像獲取的相對軌道號(Track)為297。C波段雷達影像波長短,適合城市地表形變監(jiān)測分析,具體信息如表1所示。

        本文選取的ASAR數(shù)據(jù)參數(shù) 表1

        GAMMA中的IPTA方法模塊主要包括點目標探測、點目標相位分析、回歸分析、殘差相位分析等步驟。根據(jù)點目標的強反射特性和在時間序列中穩(wěn)定的散射特性[12],該方法通常采用振幅信息分析方法對點目標進行探測,通過對干涉點進行相位回歸分析計算出高程改正值、線性形變速率和殘余相位等,根據(jù)殘余相位中各分量在時間域和空間域表現(xiàn)的不同特性進行時空濾波,不斷迭代精化模型,最終獲得去除大氣效應(yīng)的精確形變值。IPTA數(shù)據(jù)處理流程如圖2所示。

        圖2 IPTA數(shù)據(jù)處理流程圖

        首先,輸入多景配準后的單視復(fù)數(shù)影像(Single Look Complex,SLC)和相應(yīng)的SLC參數(shù)文件以及相應(yīng)研究區(qū)域的數(shù)字高程模型(DEM)。本文選擇2008年9月29日獲取的影像作為主影像,具體時空基線分布如圖3所示。根據(jù)配準后的SLC,可以確定一個由高強度和相位穩(wěn)定性的候選點組成的目標列表。同時,在候選點目標列表對應(yīng)的掩膜列表中對該點進行有效標志,使其可以在拒絕低質(zhì)量點的同時保持其余相關(guān)點數(shù)據(jù)堆的穩(wěn)定性。初始選點完成后,提取候選點的強度值和相位值,并與基線信息分別保存為二進制文件,隨后計算差分干涉圖,借助初始基線數(shù)據(jù)和可用的DEM對差分干涉圖解纏后獲得的干涉相位進行模擬。由于差分干涉后足夠大的數(shù)據(jù)堆在時間上具有貫穿性,應(yīng)首先對其進行時間域分析,利用線性回歸得到的回歸線斜率進行相對高度改正?;貧w分析得到的相位離差用作探測或拒絕不合適作為IPTA點目標的質(zhì)量評估標準,再利用所得的高程改正值、線性沉降率、殘差相位和解纏干涉相位等信息對模型進行精化。通過迭代改進差分參數(shù),獲取高質(zhì)量的形變結(jié)果,迭代過程中為了包含更多的點會對點列表進行擴展。

        圖3 時空基線分布圖

        3 實驗結(jié)果及分析

        3.1 實驗結(jié)果

        基于干涉點目標技術(shù)的廣州市地面沉降監(jiān)測結(jié)果如圖4所示。圖4顯示為研究區(qū)域的地面沉降速率,單位mm/y。其中,正值(綠色)代表靠近衛(wèi)星方向的形變,負值(紫色)代表遠離衛(wèi)星方向的形變。本文成果圖為Google Earth軟件平臺展示效果圖。

        本文選擇了4個地面沉降明顯,具有代表性的區(qū)域進行詳細描述。如圖4中紅色實現(xiàn)方框所示:A為廣州白云區(qū),B為廣州海珠區(qū),C為廣州番禺區(qū),D為佛山順德區(qū)。由圖可知,研究區(qū)域內(nèi)的沉降區(qū)分布零散,主要集中在河流沿岸的經(jīng)濟商業(yè)中心或工業(yè)廠房密集地區(qū)。大部分地區(qū)沉降速率在 5 mm/y~15 mm/y之間,少部分地區(qū)沉降速率超過 20 mm/y。總體看來,廣州市區(qū)形變較小,比較穩(wěn)定,山區(qū)周邊還存在細微抬升,抬升速率約 5 mm/y。

        注:綠色代表靠近衛(wèi)星方向,紫色代表遠離衛(wèi)星方向,單位mm/y。A廣州白云區(qū),B廣州海珠區(qū),C廣州番禺區(qū),D佛山順德區(qū)北滘鎮(zhèn)。

        圖4 基于干涉點目標技術(shù)的廣州市地面沉降速率圖

        為更形象地對形變結(jié)果進行解譯,本文提取了P1、P2、P3、P4四個點的形變速率圖分別代表A、B、C、D四個區(qū)域中形變速率較大的點目標,如圖5所示。研究區(qū)域覆蓋佛山部分城區(qū),通過比對可知廣州地面沉降較佛山而言程度較輕,面積較小且零散。就廣州當?shù)囟裕自茀^(qū)地面沉降強度相對較大且分布零散,大洲島、板沖地段沉降較為嚴重,P1點顯示沉降速率大約為 20 mm/y;海珠區(qū)大部分都存在地面沉降現(xiàn)象,但沉降強度較小,最大沉降速率不超過 15 mm/y;圖4右下角顯現(xiàn)明顯沉降,該地段位于廣州番禺區(qū)。

        圖5 A.B.C.D四區(qū)域代表性沉降點:P1廣州白云區(qū);P2廣州海珠區(qū);P3廣州番禺區(qū);P4佛山順德區(qū)。

        3.2 結(jié)果分析及驗證

        廣州地區(qū)地面沉降主要分布在沿江、河與道路沿線地區(qū),商業(yè)中心與工廠分布密集區(qū)。自然地理條件與人類活動等因素的綜合效應(yīng)導(dǎo)致該地區(qū)地面沉降呈現(xiàn)上述分布狀態(tài)。

        廣州地處亞熱帶季風(fēng)氣候,全年雨量充足,地表水系發(fā)育,多條江河流經(jīng)廣州市區(qū)并在此交匯,地下水資源極為豐富。但是,研究區(qū)域多為平原和低丘臺地地區(qū),由于河流流速放緩,泥沙在此淤積而形成的沿江平原地帶土壤多為泥質(zhì)豐富的紅色層巖與砂頁巖。此類地質(zhì)環(huán)境中的巖石裂隙與裂縫多呈現(xiàn)閉合狀態(tài),地表則多覆蓋透水性差的黏性厚土層。因此,地表水難以滲透,降水對地下水的滲入補給量微小。但沿江地區(qū)地勢平坦,適于交通建設(shè)、工業(yè)生產(chǎn)和人口活動,因此廣州城區(qū)建設(shè)多沿江規(guī)劃。飛速發(fā)展的經(jīng)濟與人口密度的增加導(dǎo)致此類地段的土地承載壓力與地下水開采需求的急速增加,當?shù)叵滤难a給與抽取、排泄和徑流的總量不能維持相對平衡的狀態(tài)時,土層固結(jié)壓縮,其在地表呈現(xiàn)出的即為不同程度的地面沉降現(xiàn)象。圖4所示廣州白云區(qū)(A)出現(xiàn)的地面沉降主要分布于大洲島、北洲村與板沖等地,盡管該地區(qū)土地利用類型多為農(nóng)業(yè)用地,但是江中島與江中洲等地質(zhì)承載能力脆弱地區(qū),因為灌溉抽取地下水等原因同樣會出現(xiàn)一定的地面沉降。海珠區(qū)呈現(xiàn)的大面積輕微地面沉降主要分布于當?shù)氐拇笮土⒔粯蚺c地鐵施工線路附近,由于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)帶來的地質(zhì)環(huán)境的局部改變也會造成相應(yīng)地段的沉降。番禺區(qū)與佛山順德相應(yīng)地段的沉降主要出現(xiàn)在工廠分布密集地區(qū)。在此開設(shè)的印刷廠、塑料廠等工業(yè)廠房眾多,大量的工業(yè)用水需求與有限的水資源和地質(zhì)條件導(dǎo)致該地的環(huán)境承載力變差,不可避免會出現(xiàn)密集而且速率較快的地面沉降。

        綜上所述,基于IPTA技術(shù)的時序InSAR手段可以有效監(jiān)測廣州地面沉降,反映該地區(qū)地面沉降的具體情況。同樣是點數(shù)據(jù)的獲取,相比較傳統(tǒng)測量手段而言,該方法獲得的監(jiān)測結(jié)果具有高密度、高精度和高可靠性的優(yōu)勢,同時節(jié)約了大量人力物力[13,14]。監(jiān)測結(jié)果顯示,廣州白云區(qū)、海珠區(qū)、番禺區(qū)出現(xiàn)了較為明顯的地面沉降,其余地區(qū)的地面沉降程度較輕且分布離散。通過對沉降現(xiàn)象的分析可知,廣州地區(qū)產(chǎn)生地面沉降的主要原因一是當?shù)鬲毺氐乃牡刭|(zhì)條件,二是經(jīng)濟發(fā)展、工業(yè)生產(chǎn)與人類生活對地下水的開采嚴重。總體而言,IPTA技術(shù)獲得的地面沉降監(jiān)測結(jié)果與實際相符,證明了該方法在城市地面沉降監(jiān)測的適用性與實用性。

        4 結(jié) 論

        本文基于IPTA技術(shù)對覆蓋廣州與佛山部分區(qū)域的29景ENVISAT/ASAR數(shù)據(jù)進行處理,成功獲取了研究區(qū)域2007年~2010年間的地表形變信息。監(jiān)測結(jié)果顯示,研究區(qū)域內(nèi)的地面沉降主要出現(xiàn)在工業(yè)廠房密集、經(jīng)濟發(fā)達的商業(yè)中心等沿江地區(qū)。沉降速率一般不超過 10 mm/y,嚴重地區(qū)可達到 25 mm/y。通過對4個沉降明顯地區(qū)及其相應(yīng)代表干涉點的結(jié)果分析,可知廣州地區(qū)地面沉降的發(fā)生由兩種因素導(dǎo)致,一是該地獨特的水文地質(zhì)構(gòu)造條件,地基與土質(zhì)承載力脆弱;二是設(shè)施建設(shè)、工業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟發(fā)展等人類活動導(dǎo)致該地土壤負載力增加,地下水需求與開采加劇。分析證明,本文使用干涉點目標技術(shù)提取相干點密度大、效率高,可以有效獲取廣州市大面積動態(tài)地面沉降情況,為該地區(qū)的城市規(guī)劃與災(zāi)害防治提供有力的數(shù)據(jù)支撐。同時,該技術(shù)于廣州地區(qū)的應(yīng)用豐富了傳統(tǒng)DInSAR技術(shù),具有很強的理論與現(xiàn)實意義。

        [1] 陳基偉. PS-InSAR技術(shù)地面沉降研究與展望[J]. 測繪科學(xué),2008,33(5):88~90.

        [2] Ferretti A,Prati C,Rocca F. Nonlinear subsidence rate estimation using permanent scatterers in differential SAR interferometry[J]. IEEE Transactions on Geoscience & Remote Sensing,2000,38(5):2202~2212.

        [3] 屈春燕,單新建,宋小剛等. 基于PSInSAR技術(shù)的海原斷裂帶地殼形變初步研究[J]. 地球物理學(xué)報,2011,54(4):984~993.

        [4] 陳國滸,劉云華,單新建. PS-InSAR技術(shù)在北京采空塌陷區(qū)地表形變測量中的應(yīng)用探析[J]. 中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報,2010,21(2):59~63.

        [5] Werner C,Wegmuller U,Strozzi T,et al. Interferometric point target analysis for deformation mapping[C].Geoscience and Remote Sensing Symposium,2003.IGARSS '03.Proceedings. 2003 IEEE International.IEEE,2003(7):4362~4364.[6] Mora O,Mallorquí J J,DuroJ.Generation of deformation maps at low resolution using differential interferometric SAR data[C]. Geoscience and Remote Sensing Symposium,2002. IGARSS '02. 2002 IEEE International. IEEE,2002(5):2696~2698.

        [7] Berardino P,F(xiàn)ornaro G,Lanari R,et al. A new algorithm for surface deformation monitoring based on small baseline differential SAR interferograms[J]. Geoscience & Remote Sensing IEEE Transactions on,2002,40(11):2375~2383.

        [8] 劉欣,商安榮,賈勇帥等. PS-InSAR和SBAS-InSAR在城市地表沉降監(jiān)測中的應(yīng)用對比[J]. 全球定位系統(tǒng),2016,41(2):101~105.

        [9] 王琪. 利用永久散射體雷達干涉技術(shù)進行太原市地面沉降監(jiān)測[J]. 測繪通報,2014(5):71~75.

        [10] 張海波,李宗春,許兵等. IPTA方法在地面沉降監(jiān)測中的應(yīng)用[J]. 測繪科學(xué)技術(shù)學(xué)報,2016,33(2):145~149.

        [11] 彭衛(wèi)平,容穗紅. 廣州市水文地質(zhì)特征分析[J]. 城市勘測,2006(3):59~63.

        [12] 朱武,張勤,丁曉利. 多參考點的PS-InSAR變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理[J]. 測繪學(xué)報,2012,41(6):886~890.

        [13] 屈春燕,單新建,張國宏等. 時序InSAR斷層活動性觀測研究進展及若干問題探討[J]. 地震地質(zhì),2014,36(3):731~748.

        [14] 高勝,曾琪明,焦健等. 永久散射體雷達干涉研究綜述[J]. 遙感技術(shù)與應(yīng)用,2016,31(1):86~94.

        Research of Ground Subsidence Monitoring Based on Interferometric Point Target Analysis

        Tang Shengfeng1,Wang Guanya2,Liu Quanhai3

        (1.Geology Surveying and Mapping Institute of Guangdong,Guangzhou 510800,China; 2.School of Geoscience and Info-Physics,Central South University,Changsha 410083,China; 3.Surveying and Mapping Institute of Changzhou City,Changzhou Jiangsu 213002,China)

        In this paper,We acquired subsidence velocity map of Guangzhou usingInterferometric Point Target Analysis(IPTA) technique with 29 scenes of ENVISAT/ASAR images collected between 2010 and 2013. The results show that ground subsidence mainly occurs in the area along rivers,commercial centers and industrial plants.Based on the analysis of 4 regions with obvious subsidence and corresponding point targets,we conclude two major factors leading to such phenomenon,one is a variety of hydrogeological conditions of such area;the other is the increased soil loading capacity and groundwater exploitation induced by human activities like facilities construction,industrial production,economic development,etc.

        ground subsidence;deformation monitoring;InSAR;IPTA

        1672-8262(2017)03-128-05

        P237,P642.26

        A

        2017—02—28

        唐升峰(1982—),男,工程師,國家注冊測繪師,主要從事測繪質(zhì)量檢查及生產(chǎn)管理工作。

        國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)(2012AA121301);中南大學(xué)中央高?;究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金資助(2014zzts049)。

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