基于SBAS-InSAR的杭州市地表形变监测研究

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城市地表形变的发生受到多种因素的影响,通过监测地表形变并分析这些因素在形变发生中的作用,可以为防治形变带来的灾害提供数据支撑。自20世纪60年代以来,杭州市曾发生的地面塌陷现象有十余处,其中海军疗养院、浙江大学等地尤为严重。杭州地区虽然已经建立了完整的沉降观测网,但是获取的是基于点的沉降信息,难以系统全面掌握整个城市的沉降信息。合成孔径雷达干涉测量(Interferometric synthetic aperture radar,In SAR)技术具有监测面积广,能够全天时、全天候监测地面微小形变的优点,因此,论文研究利用差分干涉测量短基线集时序分析技术(Small Baseline Subset In SAR,SBAS-In SAR)对杭州地区进行变形监测,探讨该技术用于城市地面变形监测的可靠性和优越性,并为杭州市的城市安全保障提供可靠支撑数据。论文采用覆盖杭州及周边地区的2018年至2020年期间15景Sentinel-1影像数据,利用SBAS-In SAR和合成孔径雷达差分干涉测量(difference Interferometric synthetic aperture radar,D-In SAR)技术提取地表沉降量和沉降速率,并对该地区形变规律和趋势进行分析,从不同方面探讨、分析变形产生的原因。论文主要工作内容及成果如下。(1)通过设计一组实验,对比基于VV和VH两种不同极化方式得到的影像用于本研究区的形变信息提取效果,结果表明,采用VV极化方式能够获得精度更高的形变结果。(2)对采用SBAS-In SAR技术获取得到的杭州市地面形变数据进行分析,结果表明大部分区域没有明显的形变发生,发生形变的区域主要分布在江干区、萧山区,这两个形变区域的边界范围在结果图中能够明显区分且分布较为集中;结合分析结果并运用同时段的水准数据进行验证,结果表明,采用SBAS-In SAR技术监测结果与水准监测结果趋势高度一致,证明了SBAS-In SAR技术在形变监测中的有效性。(3)收集以往杭州市地面沉降研究结果和杭州市的地质构造、地面荷载、地下水和人口等数据,分析杭州市地面沉降形成原因及其发展规律,以及形变同各影响因素之间的联系,结果表明,人口的增加、高层建筑的压力和降雨都会加速沉降的发生。
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