亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        利用SBAS技術(shù)監(jiān)測洛杉磯地區(qū)地表形變

        2018-05-11 09:30:19詹景祥千喜俊閆成龍
        測繪工程 2018年6期
        關(guān)鍵詞:曲線圖基線速率

        詹景祥,千喜俊,閆成龍

        (1.廣東省地質(zhì)測繪院,廣東 廣州 510800;2.黑龍江綠野工程咨詢有限公司,黑龍江 哈爾濱 150036;3.黑龍江第三測繪工程院,黑龍江 哈爾濱 150086)

        南加州洛杉磯位于美國東南部,該地區(qū)干旱缺水,同時隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人口的暴漲,該地區(qū)對水的需求不斷增加,不斷抽取地下水,導(dǎo)致某些地區(qū)的含水量已降至歷史新低。由于每年只有少量的降雨滲透到地下補給地下水,地下水循環(huán)失去平衡,最終導(dǎo)致土層下陷,地面下沉。同時美國南加州洛杉磯地區(qū)分布許多斷層,斷層在一定程度上可以阻止地下水的運動,造成區(qū)域局部長時間的沉降、抬升或地表季節(jié)性的形變[1], 易引起環(huán)境惡化,給城市建設(shè)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸以及人民生活造成危害和經(jīng)濟損失,在濱海區(qū)域或濱江易受海水或河水的侵襲,引起江水和潮水倒灌,給城市、農(nóng)田造成嚴(yán)重經(jīng)濟損失;地面沉降也使內(nèi)陸平原地區(qū)遭受洪水災(zāi)害的頻率增大,危害程度加重[2];造成城市公共設(shè)施、水利設(shè)施、交通運輸及港口碼頭的損害。同時地面沉降的不均勻往往使地面和地下建筑遭受巨大的破壞,危及建筑物穩(wěn)定、安全。例如,北京市由于過度抽取地下水導(dǎo)致地面嚴(yán)重沉降,沉降面積達到1 800 km2,其中沉降量大于200 mm的地區(qū)有650 km2 [3]。每年耗資數(shù)以億元治理地面下沉觸發(fā)的次生災(zāi)害,給當(dāng)?shù)匕l(fā)展帶來嚴(yán)重阻礙。

        因此研究地下水過度抽采導(dǎo)致的地面形變問題,不僅具有很強的理論意義,而且具有很強的實際應(yīng)用價值。InSAR作為一種新型的空間對地形變監(jiān)測技術(shù),具有全天候、全天時、范圍廣、精度高等諸多優(yōu)勢[4]。常規(guī)D-InSAR技術(shù)可以檢測出厘米級形變[5],但結(jié)果會很大程度地受到時空去相干和大氣效應(yīng)等影響,降低監(jiān)測精度,甚至極端情況下無法進行干涉。以D-InSAR技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的小基線集方法(SBAS),將所有滿足基線要求的干涉對都進行解算,采用奇異值分解法(SVD)得出最小范數(shù)解,從而能監(jiān)測長時間的地表形變,有效克服時空去相干和大氣效應(yīng)的影響,可提高監(jiān)測精度至毫米級,已取得很多成功應(yīng)用,如文獻[6-7]中利用SBAS成功監(jiān)測了北京地區(qū)由于過度超采地下水引起的地表形變。本文將采用2003年10月~2009年2月的34景ENVISAT衛(wèi)星數(shù)據(jù)和SBAS技術(shù)對美國南加州洛杉磯地區(qū)進行研究,獲取長時間段上的形變速率場,監(jiān)測數(shù)據(jù)可用于充分掌握地表時空變化,迅速監(jiān)測形變異常區(qū)域,并為當(dāng)?shù)卣峁Q策依據(jù),預(yù)防災(zāi)害發(fā)生。

        1 SBAS技術(shù)原理

        短基線集(SBAS) 方法是新近發(fā)展的一種D-InSAR時間序列分析方法,最先由Berardino[8-11]和Lanari[9-13]等研究人員提出,用于研究低分辨率、大尺度上的形變。SBAS方法通過自由組合基線較短的影像對,產(chǎn)生的一系列基于不同主影像的時間序列干涉圖子集,再利用矩陣的奇異值分解(SVD)方法,將多個短基線集聯(lián)合起來求解[10],有效地解決各數(shù)據(jù)集間空間基線過長造成的時間不連續(xù)問題,改善大氣延遲的影響,提高監(jiān)測的時間分辨率,得到覆蓋整個觀測時間的形變序列和平均沉降速率。SBAS的基本步驟如下:

        1)獲取同一區(qū)域按照時間順序t0,……,tN排列的N+1幅SAR影像,選取其中一幅影像作為主影像,并將其它SAR影像配準(zhǔn)到主影像上。N+1幅SAR影像可生成M幅差分干涉圖。需要注意的是,每一幅解纏后的差分干涉圖都已經(jīng)通過圖中某個穩(wěn)定區(qū)域或形變量已知的參考像素點進行絕對校正。

        2)對于從影像tA和主影像tB(tB>tA)時刻獲取的SAR影像生成的第j幅差分干涉圖,方位向坐標(biāo)為x和距離向坐標(biāo)r的像素的干涉相位可以寫為

        d(tA,x,r)]+ΔΦtopo(x,r)+

        (1)

        δφj(x,r)=φB(x,r)-φA(x,r)≈

        (2)

        3)為了獲得具有物理意義的沉降序列,將式(2)中相位表示為兩個獲取時間之間平均相位速度和時間的乘積,得

        (3)

        第j幅干涉圖的相位值可以寫為

        (4)

        即各時段速度在主、從影像時間間隔上的積分。寫成矩陣形式為

        Bν=δφ.

        (5)

        式(5)是一個M*N的矩陣。由于小基線集的差分干涉圖采用了多主影像策略,因此,矩陣B容易產(chǎn)生秩虧。采用SVD方法就可以得到矩陣B的廣義逆矩陣,進而得到數(shù)據(jù)矢量的最小范數(shù)解,最后通過各個時間段內(nèi)速度的積分就可以得到各個時間段的形變量。

        2 利用SBAS監(jiān)測洛杉磯地表形變

        2.1 實驗數(shù)據(jù)

        本文實驗采用2003-10-29—2009-02-04期間34景ENVISAT數(shù)據(jù),具體參數(shù)見表1?;谶@些數(shù)據(jù),設(shè)置時間閾值(Temporal Baseline)為550 d,臨界基線最大百分比為45%,最后組合生成158個干涉對,時空基線圖見圖1。在生成干涉圖時,在距離向和方位向分別做1視和5視的多視處理以降低數(shù)據(jù)存儲量,提高程序的運算速度和抑制相位噪聲,并采用改進的Goldstein濾波法[11]對生成的干涉圖進行濾波,以提高干涉圖的質(zhì)量。使用SRTM90 m精度的DEM去除地形相位,再使用最小費用流法(MCF)對差分干涉圖進行相位解纏[12]。對解纏結(jié)果進行反演,估計殘余高度和位移相關(guān)信息,用來對合成的干涉圖進行重新去平,再次進行相位解纏和精煉,估計高度和位移速度。最后進行大氣濾波,從而估算和去除大氣相位,得到更加優(yōu)化的位移結(jié)果,并假定2003-10-29的地表形變?yōu)? m。

        表1 ENVISAT數(shù)據(jù)參數(shù)

        圖1 時空基線圖

        圖2 平均形變速率圖

        2.2 時間序列結(jié)果分析

        經(jīng)過SBAS技術(shù)處理得出研究區(qū)域在2003年10月到2009年2月的平均形變速率圖, 如圖2所示。

        從圖2中可以看出,該研究區(qū)域絕大部分地表處于相對穩(wěn)定的狀態(tài),平均形變速率在-5~5 mm/y。此外,波莫納、莫雷諾、圣貝納迪諾和圣塔安娜4處區(qū)域為較為明顯的沉降區(qū)域,其中沉降漏斗中心最大形變速率可達-35 mm/y。同時圣菲斯普林斯區(qū)域為抬升區(qū)域,抬升中心的最大形變速率可達11.2 mm/y。從時間序列形變圖可以看出,多個沉降漏斗逐漸形成,形變范圍在逐漸擴大,造成沉降漏斗的主要原因是地下水超采,導(dǎo)致水位下降,形成區(qū)域性沉降。

        分別選取形變最為明顯的5個區(qū)域并編號:區(qū)域1圣菲斯普林斯、區(qū)域2波莫納、區(qū)域3圣貝納迪諾、區(qū)域4莫雷諾、區(qū)域5圣塔安娜,同時選出較為穩(wěn)定的城市區(qū)域6、7、8作對照,在每個區(qū)域內(nèi)選取3個特征點進行時序分析。結(jié)果分別見圖3—圖10。

        圖3 區(qū)域1圣菲斯普林斯的累積形變曲線圖

        由圖3可知,在2003年10月至2009年2月期間,區(qū)域1圣菲斯普林斯區(qū)域地表抬升的形變量可達60 mm。推測區(qū)域1圣菲斯普林斯的地表抬升是由注水造成。因為區(qū)域1圣菲斯普林斯是一個油藏區(qū)域,該油藏是采取早期注水方法開發(fā)。在正常油藏的注水開發(fā)過程中,施工單位會使累計注水量與累計產(chǎn)油量近似,使得油田地層壓力應(yīng)保持在原始地層壓力附近。但地區(qū)局部油層物性差,連通性不好,就會在高壓注水層中形成高壓區(qū)域,或者注水在井間、層間產(chǎn)生異常高壓帶,導(dǎo)致局部壓力上升,巖石骨架膨脹,水層厚度增加,最終地層逐漸抬升。

        圖4 區(qū)域2波莫納的累積形變曲線圖

        圖5 區(qū)域3圣貝納迪諾的累積形變曲線圖

        圖6 區(qū)域4莫雷諾的累積形變曲線圖

        圖7 區(qū)域5圣塔安娜的累積形變曲線圖

        由圖4—圖7可知,區(qū)域2波莫納沉降漏斗的形變量可達-143 mm,區(qū)域3圣貝納迪諾沉降漏斗的形變量可達-69 mm,區(qū)域4莫雷諾沉降漏斗的形變量可達-161 mm,區(qū)域5圣塔安娜沉降漏斗的形變量可達-56 mm,4個沉降漏斗區(qū)域的3個特征點的沉降速率基本一致。查閱地圖可得,區(qū)域2、區(qū)域3和區(qū)域5為城市地區(qū),而區(qū)域4為農(nóng)田地。沉降的主要原因為人們過量抽取地下水,沒有及時進行地下水人工回灌,使地層內(nèi)的氣、液壓降低,土粒間的有效應(yīng)力增加,地層壓密,最終形成區(qū)域性沉降。而區(qū)域3圣貝納迪諾區(qū)域的左側(cè)沉降漏斗并沒有往外擴散,推測該區(qū)域有一斷層,阻止地下水的運動。

        由圖8—圖10可知,穩(wěn)定區(qū)的累積形變曲線以0 mm為基準(zhǔn)線上下波動,且波動幅度在±10 mm以內(nèi)??梢钥闯鲈搮^(qū)域的形變有著較為明顯的季節(jié)性變化,在五月至九月旱季期間,地區(qū)普遍沉降;而在每年十月起至翌年四月雨季期間,地區(qū)普遍抬升。

        圖8 區(qū)域6的累積形變曲線圖

        圖9 區(qū)域7的累積形變曲線圖

        圖10 區(qū)域8的累積形變曲線圖

        綜上所述,以穩(wěn)定區(qū)作對照,圣菲斯普林斯、波莫納、圣貝納迪諾和莫雷諾等地區(qū)形變明顯,最大形變量可達-161 mm,應(yīng)引起相關(guān)部門注意,注意地下水的抽采和油藏開采過程,以防發(fā)生生產(chǎn)事故和二次災(zāi)害等。

        3 結(jié) 論

        簡述SBAS小基線集技術(shù)的基本原理,最后利用ENVISAT衛(wèi)星的34景SAR數(shù)據(jù)獲得美國南加州洛杉磯地區(qū)的形變場,得到34景數(shù)據(jù)生成的時間序列分析圖、研究區(qū)域的平均形變速率圖和累積形變曲線圖。經(jīng)過分析得出以下結(jié)論:

        1)ENVISAT衛(wèi)星影像可作為監(jiān)測美國南加州洛杉磯地區(qū)的地表形變的有效數(shù)據(jù)源。除了部分山區(qū)之外,ENVISAT衛(wèi)星影像對絕大部分區(qū)域能保持良好的相干性。使用SBAS技術(shù)進行時間序列分析,能客觀地、大范圍地反映研究區(qū)域的地表形變情況,為政府部門和生產(chǎn)單位提供決策依據(jù),同時具有一定的科學(xué)意義。

        2)美國南加州洛杉磯地表形成多個沉降漏斗,最大沉降量已超過161 mm,沉降中心的形變速率可達35 mm/yr,主導(dǎo)因素為超量開采地下水造成的地下水位下降,不排除構(gòu)造運動的影響。但可以認(rèn)為美國南加州洛杉磯地表沉降的漏斗產(chǎn)生的機理主要是地下水位下降導(dǎo)致的地面沉降,根據(jù)此機理,可以進一步研究構(gòu)建基于沉降漏斗的沉降-地下水模型,開展預(yù)測分析。

        3)在整個區(qū)域趨向沉降的情況下,圣菲斯普林斯區(qū)域由于石油抽采過程中注水導(dǎo)致地表抬升,形變量達到66 mm,平均形變速率為11.2 mm/yr。對周邊的城市帶來不良影響,應(yīng)引起重視。

        4)今后在城市區(qū)域的地面沉降災(zāi)害治理重點依然放在地下水開采管控上,條件具備時應(yīng)該采用回灌措施,抑制不可恢復(fù)的沉降。

        參考文獻:

        [1] 許文斌,李志偉,丁曉利,等.利用InSAR短基線技術(shù)估計洛杉磯地區(qū)的地表時序形變和含水層參數(shù)[J].地球物理學(xué)報,2012,55(2):452-461.

        [2] 官煜,李曉榮,黃多成.內(nèi)陸平原地面沉降的形成及控制對策-以阜陽市地面沉降為例[J].安徽地質(zhì),2003,13(4):285-289.

        [3] 王祎萍.北京市超量開采地下水引起的地面沉降研究[J].勘察科學(xué)技術(shù),2004(5):46-49.

        [4] 王平.基于D-InSAR技術(shù)的青藏高原區(qū)域凍土變形監(jiān)測研究[D].長沙:中南大學(xué),2009.

        [5] 楊成生,侯建國,季靈運,等.D-InSAR技術(shù)用于西安地區(qū)地面沉降監(jiān)測的研究[J].測繪工程,2008,17(3):34-36.

        [6] Hu B,Wang H S,Sun Y L,et al.Long-Term Land Subsidence Monitoring of Beijing (China) Using the Small Baseline Subset (SBAS) Technique[J].Remote Sensing,2014,6(5):3648-3661.

        [7] 胡樂銀,張景發(fā),商曉青.SBAS-InSAR技術(shù)原理及其在地殼形變監(jiān)測中的應(yīng)用[J].地殼構(gòu)造與地殼應(yīng)力文集,2010(6):88-95.

        [8] TIZZANI P,BERARDINO P,CASU F,et al.Surface deformation of Long Valley caldera and Mono Basin,California,investigated with the SBAS-InSAR approach[J].Remote Sensing of Environment,2007,108(3):277-289.

        [9] SHANKER P,CASU F,ZEBKER H A,et al.Comparison of Persistent Scatterers and Small Baseline Time-Series InSAR Results: A Case Study of the San Francisco Bay Area[J].IEEE Geoscience & Remote Sensing Letters,2011,8(4):592-596.

        [10] 李珊珊,李志偉,胡俊,等.SBAS-InSAR技術(shù)監(jiān)測青藏高原季節(jié)性凍土形變[J].地球物理學(xué)報,2013,56(5):1476-1486.

        [11] 王秀萍.InSAR圖像相位解纏的最小費用流法及其改進算法研究[J].測繪科學(xué),2010,35(4):129-131.

        [12] 廖明生,林琿.雷達干涉測量—原理與信號處理基礎(chǔ)[M].北京:測繪出版社,2003.

        [13] BERARDINO P,FORNARO G,LANARI R,et al.A new algorithm for surface deformation monitoring based on small baseline differential SAR interferograms,IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing,2002,40(11),2375-2383.

        猜你喜歡
        曲線圖基線速率
        秦皇島煤價周曲線圖
        適用于MAUV的變基線定位系統(tǒng)
        秦皇島煤價周曲線圖
        航天技術(shù)與甚長基線陣的結(jié)合探索
        科學(xué)(2020年5期)2020-11-26 08:19:14
        “化學(xué)反應(yīng)的速率與限度”知識與能力提升
        秦皇島煤價周曲線圖
        秦皇島煤價周曲線圖
        速度和速率有什么不同
        一種改進的干涉儀測向基線設(shè)計方法
        不同冷卻速率下低壓轉(zhuǎn)子鋼30Cr2Ni4MoV的凝固組織
        上海金屬(2014年5期)2014-12-20 07:58:39
        免费精品人妻一区二区三区| 揄拍成人国产精品视频| 国产精品原创永久在线观看| 国产影片免费一级内射| 日本真人添下面视频免费| 四虎影视4hu4虎成人| 成人无码h真人在线网站| av资源在线播放网站| 女同精品一区二区久久| 内射爽无广熟女亚洲| 国产nv精品你懂得| 国产人成在线免费视频| 女人av天堂国产在线| 日本黄网站三级三级三级| 99国产免费热播视频| 自拍偷拍一区二区三区四区| 在线视频国产91自拍| 免费人成视频在线| 中文字幕无码专区一VA亚洲V专| 天天综合色中文字幕在线视频| а天堂中文地址在线| 欧美日韩国产成人高清视频| 亚洲日产无码中文字幕| 亚洲97成人精品久久久| 亚洲av日韩av女同同性| 亚洲精品久久久久中文字幕二区| 娇妻粗大高潮白浆| 99久久国产免费观看精品| 亚洲小说图区综合在线| 中文字幕亚洲无线码在一区| 国产精品久久国产精品久久| 精品国产一区二区三区av| 亚洲午夜精品久久久久久人妖| 国产精品一区2区三区| 男女打扑克视频在线看| 成人乱码一区二区三区av| 国产成人精品电影在线观看18| 国产精品一区二区三区蜜臀| 久久精品中文少妇内射| 丰满熟妇乱又伦| 国产成人啪精品视频免费网|