北京地面沉降InSAR测量效果分析
PS-InSAR技术在北京通州区地面沉降监测中的应用

25Vo1.16 No.01 March, 2021/第16卷 第1期 2021年3月PS-InSAR 技术在北京通州区地面沉降监测中的应用孔祥如,罗 勇,刘 贺,王新惠,赵 龙,沙 特(北京市水文地质工程地质大队(北京市地质环境监测总站),北京 100195)摘 要:地面沉降是通州区重要地质灾害,由此引发的地裂缝次生灾害现象严重影响通州区的发展建设。
以TerraSAR-X 卫星影像为数据基础,采用永久散射体干涉测量(PS-InSAR)技术获取通州区地面沉降2015—2018年监测数据,分析了通州区地面沉降时空分布特征以及地裂缝次生灾害的垂向形变特征。
结果表明:(1)通州区地面沉降主要集中在西部和北部地区,形成了以通州城区—梨园—台湖为中心的西部沉降区和以永顺—宋庄为中心的北部沉降区,每个沉降区内又分布着多个小的沉降漏斗,在区域上具有不均匀沉降的特征;(2)宋庄地裂缝两盘各存在一个沉降漏斗中心,裂缝带沿线存在多个小沉降漏斗,由裂缝带向两侧沉降量逐渐增大,垂直裂缝带方向存在显著的沉降梯度变化,差异沉降特征明显,建议在宋庄地裂缝成因机理研究过程中考虑差异沉降对地裂缝形成的影响。
关键词:地面沉降;监测技术;永久散射体干涉测量;通州区;地裂缝Application of PS-InSAR technology in the land subsidence survey inTongzhou District, BeijingKONG Xiangru, LUO Y ong, LIU He, WANG Xinhui, ZHAO Long, SHA T e(Beijing Institute of Hydrogeology and Engineering Geology (Beijing Institute of Geo-Environment Monitoring), Beijing 100195)Abstract: Land subsidence is an important geological disaster in T ongzhou District. The resulting secondary disasters such as ground fissures seriously affect the development and construction of T ongzhou District. Based on T erraSAR-X satellite images, the monitoring data of land subsidence in T ongzhou District from 2015 to 2018 were obtained using PS InSAR technology. This paper analyzes the spatial and temporal distribution characteristics of land subsidence and vertical deformation characteristics of secondary disasters of ground fissures in T ongzhou District. Through this study, we obtain the temporal and spatial distribution characteristics of land subsidence in Tongzhou District, and reveal the characteristics of differential land subsidence of Songzhuang ground fissure. The results show: (1) The land subsidence in T ongzhou District is mainly concentrated in the west and north areas, forming the western subsidence area with T ongzhou-city-proper-Liyuan-Taihu as the center and the northern subsidence area with Y ongshun-Songzhuang as the center. There are many small subsidence funnels in each subsidence area with基金项目:地面沉降成灾机理与防控技术研究,北京市财政重点项目(PXM2019_158305_000012)第一作者简介:孔祥如(1989- ),男,硕士,工程师,主要从事地面沉降、地裂缝等地质灾害监测与研究工作。
《2024年南水进京后升降轨InSAR解译北京地面沉降发展态势》范文

《南水进京后升降轨InSAR解译北京地面沉降发展态势》篇一一、引言随着城市化进程的加快,地面沉降已成为众多城市面临的重要环境问题。
北京作为中国的首都,亦不例外。
近年来,南水北调工程的实施,为北京提供了充足的水资源,但同时也带来了地面沉降的潜在风险。
为了监测和评估北京地面沉降的发展态势,本文利用升降轨InSAR技术进行了解译研究。
二、南水进京与地面沉降南水北调工程是缓解中国北方水资源短缺的重要举措,它将南方丰富的水资源引入北方。
然而,在引水过程中,由于地质、水文等多种因素的影响,可能引发地面沉降等环境问题。
地面沉降是指由于自然或人为因素导致的地面高程降低的现象,对城市的安全和发展具有重要影响。
三、InSAR技术解译地面沉降InSAR(合成孔径雷达干涉测量)技术是一种利用卫星雷达数据进行地面变形监测的技术。
通过比较不同时期的雷达数据,可以获取地面的形变信息。
升降轨InSAR技术则是InSAR技术的一种,它通过卫星在不同轨道高度上进行多次观测,获取更丰富的地表形变信息。
在本文中,我们利用升降轨InSAR技术对北京地区进行地面沉降监测。
首先,收集了多个时期的雷达数据;然后,对数据进行预处理和干涉处理,提取出地表的形变信息;最后,对形变信息进行统计分析,得出地面沉降的发展态势。
四、北京地面沉降发展态势通过InSAR技术的解译,我们发现北京地区确实存在地面沉降现象。
在南水进京后,地面沉降的速度有所加快。
这可能与引水工程的地质条件、水文条件以及人类活动等因素有关。
从空间分布上看,北京地面沉降主要发生在平原地区,特别是靠近南水北调工程的水源地和输水管线附近。
这可能与这些地区的地质条件、土地利用方式以及人类活动强度有关。
从时间变化上看,地面沉降的速度呈现出逐年增加的趋势。
这可能与城市化进程的加快、土地资源的过度开发以及环境污染等因素有关。
五、结论与建议本文利用升降轨InSAR技术对北京地区进行了地面沉降监测,发现南水进京后,地面沉降的速度有所加快。
《2024年南水进京后升降轨InSAR解译北京地面沉降发展态势》范文

《南水进京后升降轨InSAR解译北京地面沉降发展态势》篇一一、引言随着城市化进程的加快,地面沉降问题逐渐成为各大城市面临的严重环境问题之一。
北京作为我国的首都,地面沉降问题更是备受关注。
南水北调工程实施后,大量水资源进入北京,对地面沉降问题产生了深远的影响。
合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)作为一种先进的地球观测技术,具有高精度、大范围、无接触等特点,被广泛应用于地面沉降监测中。
本文将利用升降轨InSAR技术对北京地面沉降发展态势进行解译,以期为北京市的防灾减灾工作提供科学依据。
二、南水进京与地面沉降南水北调工程是国家重大战略工程,旨在缓解北方地区的水资源短缺问题。
工程实施后,大量水资源通过输水管线进入北京,对城市生态环境和地面沉降问题产生了重要影响。
由于地下水位的上升和土壤含水量的增加,北京部分地区出现了地面沉降现象,给城市基础设施和建筑物带来了安全隐患。
因此,对北京地面沉降发展态势进行监测和评估显得尤为重要。
三、InSAR技术原理及应用InSAR技术是一种利用两个或多个不同时间获取的SAR图像进行干涉处理,从而获取地表形变信息的技术。
升降轨InSAR技术则是结合了卫星升降轨观测的优势,可以更全面地覆盖研究区域,提高监测精度。
通过InSAR技术,我们可以获取到地表微小形变信息,从而对地面沉降进行精确监测。
四、北京地面沉降发展态势解译利用升降轨InSAR技术,我们对北京地区进行了地面沉降监测。
通过处理和分析InSAR数据,我们得到了北京地区地面沉降的空间分布和时间演变信息。
结果表明,北京地区地面沉降现象较为严重,主要集中在城市中心和部分老旧小区。
在南水进京后,部分地区出现了因地下水位上升而导致的地面沉降加速现象。
五、结论与建议通过对南水进京后北京地面沉降发展态势的解译,我们发现地面沉降问题已经对城市基础设施和建筑物构成了威胁。
为了减轻地面沉降对城市的影响,我们建议采取以下措施:1. 加强监测力度:继续利用InSAR等技术手段对北京地区地面沉降进行监测,及时掌握地面沉降的发展态势。
INSAR技术在北京来广营地区地面沉降监测中的应用

2 0 5 0 m。市东 郊 八里 庄一 大郊亭 、东北 郊来 广 0 0 r a
营 、 昌平 沙 河 一 八 仙 庄 、 大 兴 榆 垡 一 礼 贤 、 顺 义 平 各
IS n ARES 的干涉测量模式 , [ AR I 它将 同一观测区域 具有一定视 角差 和相关性的两 幅S 单 视复数 图像, AR 经
干 涉 处 理 后 检 测 出它 们 的 相 位 差 , 按 照 一 定 几 何 关 系 再
进行变换 , 进而获得观测区域 的地形高度。 其工作原理是
1 北京市平原地面沉 降概 况
像, 利用其所 记录 的像对相位进行干涉处理, 解缠计算 ,
可获取地形高程数据 , 如果把同一地区的、 不同时 相的两
幅干涉 图像 进行差分干 涉处理 , 可得到 该地 区地面沉降 或水平位移的信息 L JJ .。 2
通过 s 数 据处理 得到主 要包括两个方面的相位信 AR
息: 地面 覆盖物 的特性 以及地 表与雷达 之间 的高度 。 如 果在 图像获取 期 , 地面 覆盖物 的特性 没有大 的变化 , 可 忽略它对 相位 的影响, 过不 同时 间测量的S 通 AR地面图 像相重叠 形成微分干涉 图像 。 图像中一 个相干 颜色条纹 循环代 表一定数量 的地面形变 量, 并通 过对比地面变形 实测值 来确认 , 利用计算机 处理 , 再 形成地 面变形等 值
的增 量 _1 。 jI J4 J
从 图l 中可导 出 以下 主要 关 系:
图3 差分干涉雷达成像几何 关系 ( 以三轨道方法为例 )
南水进京后升降轨InSAR解译北京地面沉降发展态势

南水进京后升降轨InSAR解译北京地面沉降发展态势南水进京后升降轨InSAR解译北京地面沉降发展态势自南水北调工程引水北上至北京以来,北京地面沉降一直备受关注。
近年来,卫星遥感技术中的干涉合成孔径雷达(InSAR)解译技术越来越受到科技研究人员的关注。
本文将采用InSAR解译技术,探讨南水进京后北京地面沉降的发展态势。
InSAR技术通过处理卫星SAR影像,获取地表高程的差异信息,从而实现对地表沉降的测量。
南水进京工程即将进入十年的时间节点,这段时间正好为我们观察地面沉降发展态势提供了一个相对稳定的时间段。
本文将介绍InSAR解译技术在北京地面沉降监测中的应用,分析南水引水对北京地面沉降的影响。
首先,本文将介绍InSAR解译技术的原理和应用。
InSAR技术通过获取卫星SAR影像的相干性,计算地表沉降的变化,并生成沉降的等高线图。
这种技术具有高精度、长时间跨度等特点,对于长周期的地表沉降监测非常适用。
其次,本文将介绍南水进京后北京地面沉降的发展态势。
根据InSAR解译技术生成的等高线图,我们可以观察到南水引水后北京地面的沉降情况。
通过与南水引水前的地面沉降进行对比,可以得出南水进京对北京地面沉降的影响。
在数据分析的过程中,我们还将考虑其他可能的影响因素,如地表土壤类型、建筑物的开采和水下地形等。
这些因素可能导致地面沉降的增加或减少,需要在分析中进行综合考虑。
最后,我们将总结InSAR解译技术在南水进京后北京地面沉降监测中的应用,并展望未来的发展方向。
南水进京工程对北京地面沉降的影响是一个复杂的问题,需要综合考虑多个因素。
通过InSAR解译技术的应用,我们能够比较直观地观察到地面沉降的发展态势,为工程的后续运行和维护提供重要的参考数据。
总之,InSAR解译技术在南水进京后北京地面沉降的监测中具有重要的应用价值。
通过对地表沉降的研究,我们能够更好地了解南水进京工程对北京地面的影响,并为后续的城市规划和工程建设提供技术支持综合研究表明,InSAR解译技术在南水进京后北京地面沉降的监测中具有高精度、长时间跨度的优势。
《2024年南水进京后升降轨InSAR解译北京地面沉降发展态势》范文

《南水进京后升降轨InSAR解译北京地面沉降发展态势》篇一南水进京后升降轨InSAR技术解译北京地面沉降发展态势一、引言近年来,随着城市化进程的加快和经济的飞速发展,地面沉降已成为许多大城市面临的重要环境地质问题。
北京作为我国首都,其地面沉降问题尤为突出。
南水进京工程实施后,水资源的大规模调配对地面沉降的影响更加复杂。
因此,准确监测和评估地面沉降的发展态势,对于保障城市安全、优化水资源管理具有重要意义。
本文将通过InSAR技术解译南水进京后北京地面沉降的发展态势。
二、研究区域与方法2.1 研究区域本文的研究区域为北京市及其周边地区,重点关注南水进京工程影响范围内的地面沉降情况。
2.2 研究方法采用升降轨InSAR技术,通过获取地表形变信息,解译地面沉降的发展态势。
InSAR技术具有高精度、大范围、高效率等优点,是当前地面沉降监测的有效手段。
三、南水进京工程对地面沉降的影响南水进京工程实施后,大量水资源的引入对北京地区的地下水系统产生了影响,进而影响到地面沉降的发展。
一方面,南水进京工程补充了地下水资源,有助于减缓自然地面沉降的速度;另一方面,由于水资源调配的不均衡,也可能导致局部地区的地面沉降加剧。
四、InSAR技术解译地面沉降发展态势4.1 数据处理利用升降轨InSAR技术,获取研究区域的形变信息。
通过相位解缠、滤波、干涉图生成等处理步骤,提取地面沉降信息。
4.2 结果分析通过InSAR技术解译得到的地面沉降结果,可以清晰地看到南水进京后北京地区地面沉降的发展态势。
整体上,北京市地面沉降呈现出一定的空间分布特征,局部地区沉降明显。
其中,受南水进京工程影响的地区,地面沉降情况有所改善,但仍有部分地区出现加剧趋势。
五、结论与建议5.1 结论通过InSAR技术解译南水进京后北京地面沉降的发展态势,发现北京市地面沉降呈现出一定的空间分布特征。
南水进京工程实施后,虽然在一定程度上减缓了自然地面沉降的速度,但仍需关注局部地区地面沉降加剧的问题。
PS_InSAR技术在北京采空塌陷区地表形变测量中的应用探析

第21卷第2期2010年6月中国地质灾害与防治学报The Chinese Journal of Geological Hazard and Control Vol.21No.2Jun.2010PS-InSAR 技术在北京采空塌陷区地表形变测量中的应用探析陈国浒1,刘云华2,单新建2(1.北京市地质研究所,北京100120;2.中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室,北京100029)摘要:本文从采空塌陷区地表形变监测手段入手,分析传统形变监测手段(如水准、GPS 、常规D-InSAR 等)的不足,详细介绍了PS-InSAR 技术原理、优缺点及应用现状。
最后通过总结北京地区采空塌陷变形特征,并针对PS-InSAR 技术的特点和局限性进行可行性分析,最终提出门城镇地区适宜采用PS-InSAR 技术进行地表形变监测。
关键词:采空塌陷;形变监测;PS-InSAR 技术文章编号:1003-8035(2010)02-0059-05中图分类号:P642.26文献标识码:A收稿日期:2009-08-11;修订日期:2010-03-10基金项目:国家科技支撑计划(2008BAC38B03,2008BAC35B04);国家自然科学基金(40940020,40874006);地震行业专项(200708013)作者简介:陈国浒(1981—),男,浙江绍兴人,硕士,主要从事地质灾害调查与监测预警工作。
E-mail :8110300@0引言北京地区的采空塌陷主要发生在北京西部的房山、门头沟区,主要是煤矿开采形成的[1]。
北京地区的采空塌陷灾害具有采空区面积大、灾害隐蔽性强、监测资料少、预测预报难度大等特征,对该地区的社会稳定、国民经济、城镇规划和居民生活都产生重大影响。
鉴于北京地区采空塌陷地表形变监测资料的不足和塌陷灾害预警预报工作的紧迫性,《北京市“十一五”时期地质勘查发展规划》明确提出要对采空塌陷进行全面、实时监测。
地面沉降 北京 永久散射体干涉测量(Ps-InSAR) 地面沉降演化论文

地面沉降论文:PS-InSAR技术在北京典型地区地面沉降监测中的应用研究【中文摘要】地面沉降是由自然或人为因素引发的地下松散地层固结压缩导致区域性地面标高损失的现象。
地面沉降是国内外普遍关注复杂环境地质问题,具有缓发性、影响范围广、持续时间长、成因机制复杂和防治难度大、不可补偿性等特点。
且多发生在大中城市,对人们的生产、生活、交通等影响极大,造成的损失和危害也大,成为一种严重的环境地质问题,影响和制约着当地国民经济的可持续发展。
北京市地面沉降最早发现于1935年,经历形成、发展、扩展阶段之后,目前北京平原区已成为国内地面沉降发育严重的区域之一其潜在危害倍受各级政府和社会各界关注。
传统的地面沉降监测手段(水准测量、分层标、GPS等)虽然精度高,但是采样精度低、测量时间周期长,成本高、已经无法满足当今社会的要求。
合成孔径雷达干涉测量(InSAR)已成为测量地球表面变化极具潜力的技术,它可以大面积的采样、测量时间短,同时成本也很低。
D-InSAR在实际应用中容易受到时间和空间去相干以及大气延迟等影响,使得其形变监测精度降低,甚至完全不能获得可靠的形变信息。
永久散射体干涉测量技术(Persistent Scatterers for SAR Interferometry)则能够在有效提高形变监...【英文摘要】Land subsidence is the loss of regional ground elevation which is caused by the natural or artificialcompression and deformation of incompact stratum. It is a one kind of complex environmental and geological problems which has aroused universal concern from home and abroad. It is has the following characteristics:slow onset, long duration, wide extent of influence, complex genetic mechanisms, difficult to control, irreversible, etc. And it is often happened in big or medium-sized city. Therefore, the land ...【关键词】地面沉降北京永久散射体干涉测量(Ps-InSAR) 地面沉降演化【英文关键词】Land subsidence Beijing PS-InSAR Evolution of land subsidence【目录】PS-InSAR技术在北京典型地区地面沉降监测中的应用研究摘要4-5Abstract5-6图表目录8-9 1. 绪论9-14 1.1 选题背景与研究意义9-10 1.2 国内外研究进展10-11 1.3 研究内容与技术路线11-14 2. 研究区概况14-20 2.1 研究区自然地理特征14-17 2.2水文地质条件概述17-19 2.3 研究区地面沉降现状19-20 3. PS-InSAR干涉测量原理20-31 3.1 InSAR干涉测量原理20-21 3.2 差分干涉测量的原理21-22 3.3 永久散射体干涉测量原理22-31 4. 干涉测量处理与结果分析31-49 4.1 SAR数据的选取31-33 4.2 PS-InSAR数据处理33-41 4.3 地面沉降监测结果分析41-49 5. 总结与展望49-51 5.1 总结49 5.2 展望49-51参考文献51-54致谢54-55。
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北京地面沉降InSAR监测效果分析杨艳1,2(北京大学地球与空间科学学院,北京市水文地质工程地质大队,北京100195)摘要:在分析北京地面沉降灾害现状、现有监测方法和技术手段的基础上,对比InSAR 监测与传统分层动态监测、高精度水准测量、GPS测量等在区域地面沉降监测时效性、精确性和经济性等之间的差别,并以北京地铁13号线地面沉降InSAR监测为例,分析其优势与不足,为优化北京地面沉降监测资源、全面开展线性工程地面沉降灾害监测提供参考,有益于推进首都减灾防灾工作进程。
关键词:InSAR;地面沉降;监测;效果分析0 引言北京市是一个以地下水资源为主要供水水源的超级大都市,其三分之二的供水水源来源于地下水[1]。
受1999年之后持续干旱年的出现,以及城市建设快速发展、人口急剧膨胀等因素影响,北京市地下水超量开采一直难以得到有效控制[2],区域地下水位持续下降、局部地下水位降落漏斗明显,导致本世纪以来北京平原区一直处于地面沉降快速发展阶段,尤其是近几年,区域内最大年沉降量均超过100毫米,最大累计沉降量超过1.4米,沉降区域面积超过整个平原区的三分之二,成为我国地面沉降发育严重的地区之一[3]。
地面沉降灾害已经造成市政设施和构、建筑物破坏,地面高程损失,威胁轨道交通安全运行等影响,成为北京城市发展建设和安全的重要影响因素[4]。
目前,北京地面沉降监测方法和技术手段主要包括:传统的高精度水准测量、分层动态监测(基岩标、分层标、地下水动态监测等)和现代的GPS测量、InSAR监测,监测网络分布基本覆盖主要沉降区域[5]。
水准测量、GPS测量每年一次,分层动态监测每个小时取一次数,InSAR数据信息提取周期基本与水准测量一致。
随着北京近年来地面沉降的快速发展,沉降区域不断扩大,监测网络布设和测量难度也不断加大:水准测量点覆盖存在空白区,且测量周期长,人力、物力和资金耗费巨大;分层动态监测建设选址难度大,一次性投入资金量大,网点布设有限;GPS测量点易被破坏,维护保养难度大等。
在此情况下,InSAR监测由于具有区域性、快速和准确等优势[6],一定程度上弥补了上述测量方法的不足,是实现北京平原区地面沉降灾害监测全覆盖的有效补充。
1 北京地面沉降InSAR监测合成孔径雷达干涉测量(InSAR,Interferometry Synthetic Aperture Radar)是以同一地区的两张SAR图像为基本处理数据,通过求取两幅SAR图像的相位差,获取干涉图像,然后经相位解缠,从干涉条纹中获取地形高程数据的空间对地观测新技术[7]。
北京将InSAR监测系统性用于区域地面沉降监测始于2008年,初期主要利用获取工作区内的ERS-1/2和ENVISAT 数据成功解译了1992-2000年、2003-2007年北京地区地面沉降速率图。
此后每年都定期获取覆盖北京地面沉降区域范围内不同时期的SAR图像及数据,以此进行地面沉降监测,数据信息提取的时间间隔尽量与其他测量周期同步。
北京目前开展的InSAR调查监测工作主要采用RadarSAT-2卫星获取的雷达数据作为主要SAR数据。
该数据为C波段雷达获取,其重复访问周期为24天,地面分辨率为30m×30m,满足区域性地面沉降监测需要,完整覆盖整个北京平原区及部分山区。
为提高监测精度,地面沉降信息提取采取相干目标干涉相位时序分析方法,主要利用相干目标差分干涉相位时间序列进行地表形变信息解算,根据差分干涉相位的时空频谱特性来解算地面沉降速率,实现地面沉降监测的目的。
主要用于区域地面沉降监测,并逐步开展部分线性工程形变监测和趋势分析。
2 InSAR监测优势分析2.1 时效性分析北京市传统的地面沉降分层动态监测目前基本实现自动化监测,监测数据提取周期可根据需要调整到每小时一个数据,甚至更短,但需要专门的技术人员进行仪器设备保养和运行维护管理,且要保证数据的连贯性,对供电、网络传输系统的稳定性等具有较高要求。
高精度地面沉降专门水准测量近几年年度测量里程约为3500千米,10个测量小组同时开展野外测量工作,测量周期约为2个月,加上前期踏勘、后期数据整理等工作,到最终获取高程数据历时约4个月。
北京采取的GPS测量方法是将现有GPS测量点按照观测环境分为框架网与监测网,外业测量按同步环逐个进行,分10个观测小组,每个观测点观测时段数为3,每观测时段长23~24h,加上114个点的前期踏勘、测量数据获取以及成果解译等工作,全部完成需历时3个多月[8]。
而InSAR监测高程数据获取周期远小于上述水准测量和GPS测量,尤其是德国宇航中心(DLR)2007年设计制造的TerraSAR-X,其重复周期仅为11天,采用X波段,对快速发展的地表形变监测极为敏感。
由于InSAR监测重复周期短,对于分析区域内不同时期的地面沉降变化情况十分有效。
当前几种雷达传感器SAR数据重复周期情况如表1所示:表1 SAR数据及重复周期统计表 (单位:d)2.2 精确性分析(1)点监测精确性分析一般认为高精度水准测量用于区域地面沉降,其测量成果的精确性相对较高,且测量数据稳定性较好,因此,为了验证InSAR监测成果数据的准确性,分别选取两个不同年度内北京平原区7个典型监测点InSAR监测与水准测量成果数据的对比(如表2所示)、InSAR监测与三种不同监测方法的同期监测成果数据的对比(如表3、图1所示),其中表2同一年度数据,表3和图1为另一年度数据。
表2 InSAR监测与水准测量成果数据的对比 (单位:mm/a)Table 2 Comparison of monitoring ruslts between Insar monitoring and leveling (unit :mm/a) 点代号水准点测量InSAR速率互差点间距离(m)A1-23.17-22.7429-0.427130.58A2-45-49436A3-44.97-45.86280.892846.22A4-27-25-2199A5-36.39-35.8409-0.5491101.95A6-28-25-383A7-40.52-40.5056-0.014423.87表3 不同监测方法测量成果对比 (单位:mm/a)图1 不同监测方法测量成果对比折线图Fig. 1 Comparison of the monitoring results using different methods 通过对表1的数据进行分析,发现两组数据具有很好的相关性,其相干系数为0.9898,方差仅为±2.2839mm,若以水准测量值为真值的话,InSAR监测精度基本能够满足区域地面沉降监测要求。
从表3和图1可以看出,GPS测量成果值相对偏差较大,而InSAR监测、分层标监测与水准测量值的吻合程度都比较高,其中InSAR监测与水准测量值之间的最大偏差值约为8mm,最小偏差值不足2mm。
(2)区域监测精确性分析选取朝阳金盏-东坝地区某年度沉降量监测为例:年度InSAR监测成果显示,区内最大沉降量出现在金盏西南至东坝地区,年沉降速率超过100mm。
与此前几年InSAR监测成果比图2 金盏-东坝地区某年度InSAR监测沉降量图Fig.2 The diagram of land-subsidence monitored by InSAR in a certain year in Jinzhan-Dongba region 年度水准测量成果显示,区内金盏西南一带年度最大沉降量超过120mm,北马房、东坝一带最大年沉降量均超过100mm。
水准测量成果与InSAR监测成果基本接近。
与此前几年水准测量成果比较分析,快速发展的趋势与InSAR监测结果显示一致。
具体如图3所示:图3 金盏-东坝地区某年度水准测量沉降量色斑图Fig. 3 The diagram of land-subsidence measured by leveling in a certain year in Jinzhan-Dongba region 因此,从整个区域监测分析,InSAR监测成果与水准测量反映出来的北京平原区地面沉降发展趋势基本吻合。
2.3 经济性分析地面沉降灾害监测、研究和防治工作历来为北京市政府所重视,尤其是本世纪以来,基础监测设施建设运行、机理研究、关键技术研究、城市规划建设前期勘查与评价等相关项目陆续开展,综合行政管理、区域联动制度建立等工作得到加强,政府财政投入力度不断加大,地面沉降灾害防治基础工作得到快速发展。
2004年、2008年先后建设完成的北京市地面沉降监测网站预警预报系统建设一、二期工程,共建设完成7个地面沉降监测站(包括基岩标7眼、分层标55眼、地下水动态监测井37眼、孔隙水压力孔16眼、气象监测站2座以及InSAR反射角7个)、114个永久性GPS 测量点、100个地面沉降专门监测点,累计财政投资数千万元。
2004年至今,北京市地面沉降监测工作持续开展,但大部分的资金投入均用于水准测量、GPS测量、监测网站(水准、GPS、监测站及地下水动态监测井)设备管理和维护。
以近几年北京市地面沉降监测系统运行项目的资金使用情况为例,水准测量和GPS测量的资金投入约占当年该项目总经费的63%;监测网站设备管理和维护约占33%:为了保证监测数据的准确性和连续性,需要对地面沉降监测站进行专项管理和维护;重点沉降区和城市重点发展区域均需要不断增建新的水准点和GPS测量墩;对于遭受破坏的测量点也需要不断维修和更新。
在持续获得较为理想的监测成果的前提下,同期相比,InSAR监测的资金量仅占不到2%。
其经济效益的优越性也是十分明显的。
3 InSAR监测轨道交通工程实例分析地面不均匀沉降对城市轨道交通工程的影响主要体现在:引起工程沿线高程急剧变化;影响工程结构建设、铺轨和设备安装等工作进程;长期不均匀沉降导致的巨大高程差异破坏既有道床设施等线结构,降低路基稳定性;最终降低工程质量,威胁运营安全[9]。
InSAR监测作为一种新兴的地表形变监测手段,其用于线性工程专项监测相对于传统的水准测量而言,尚处于起步阶段[10]。
本文以北京地铁13号线某一年度InSAR监测为例,分析该地铁沿线年度内地面沉降发展状况。
北京地铁13号线西起西直门,东至东直门,全长40.5公里,于2003年1月9日全线开通。
全线除西二旗到龙泽、柳芳到东直门部分区间(约3千米)为地下段外,其他均为地面或高架铁路。
全线共设16个车站,其中大钟寺站、知春路站、五道口站、龙泽站、霍营站为高架车站,高出地面6米,设计最高行车时速80公里。
已开通的10号线从13号线路下穿过,多条轨道工程的结合对地面沉降控制提出了新的要求。