نظارت بر نشست زمین با تکنیک D-InSAR
چکیده
امروزه، تحقیقات در زمینه استفاده از تکنیک تداخل سنجی تفاضلی راداری (D-InSAR) برای نظارت بر نشت زمین عمدتا بر روی چگونگی تحلیل کیفی مناطق و مقادیر فرونشسته است، اما تحلیل فرایند نشست و مکانیزم آن همچنان ناکافی است. برای حل چنین مسائلی، 6 صحنه از تصاویر ERS1/2 در طول سال‌های 1995 تا 2000 در یک مکان خاص در استان جیانگسو برای بدست آوردن نشست و سرعت در سه بازه زمانی با روش "دو-عبور" D-InSAR ، انتخاب شد. سپس روابط بین توزیع چاه‌های پمپاژ، مقدار بهره برداری از آب‌های زیرزمینی و سطح آب محدود مورد مطالعه قرار گرفت و مکانیزم نشست مرتبا تجزیه و تحلیل شد. نتایج نشان می‌دهند که استفاده از تکنیک D-InSAR برای نظارت بر تغییرشکل مناطق وسیع می‌تواند منتهی به نتایج با دقت بالا شود، معایب روش‌های مشاهده کلاسیک را برطرف می‌کند و یک رابطه خطی بین سرعت و فرونشست زمین، سطح آب . مقدار استخراج وجود دارد.
1. مقدمه
به عنوان یک روش جدید برای بدست آوردن نشست منطقه ای، در مقایسه با روش‌های نظارت مرسوم، تکنیک D-InSAR در برخی از زمینه‌های تحقیقاتی مزایایی دارد، از جمله در تغییرشکل لرزه ای، فرو نشست زمین، فعالیت‌های آتشفشانی، لغزش کوه‌ها و از این دست موارد. بنابراین، استفاده از تکنیک D-InSAR در نظارت تغییرشکل زمین، امروزه به یکی از تمرکز‌های پژوهشی در داخل و خارج کشور تبدیل شده است. از زمانی که گابریل و همکارانش، ابتدا اثبات کردند که تکنیک D-InSAR می‌تواند تغییرشکل زمین را تا سطح سانتیمتر شناسایی کند، تعداد زیادی از مطالعات بر روی فرونشست زمین توسط دانشمندان کشور‌های مختلف توسعه داده شد و برخی دستاورد‌ها نیز بدست آمد. با استفاده از تصاویر ERS1/2 دوجانبه و JERS-1 L نواری گرفته شده بین سال‌های 1993 تا 1995، ترکیب شده با GIS، برخی تحلیل‌های کیفی در باره نشست زمین در منطقه آپین ناشی از معدن زغال سنگ طولانی، انجام شد.هافمن، نشست زمین دره آنتلوپ در کالیفرنیا را که ناشی از پمپاژ آب زیرزمینی برای تولید نیرو بود، مورد مطالعه قرار داد. برنهارد، از تکنیک تحلیل اهداف نقطه‌ای اینترفرومتریک (تداخلی) برای بدست آوردن نشست زمین منطقه نفتی لاست هیلز در کالیفرنیا استفاده کرد. با استفاده از تکنیک D-InSAR، جرج نشست زمین ناشی از استخراج بیش از حد آب زیر زمینی منطقه کنژو در استان هبی را مطالعه کرد. با این حال، تحقیقات حاضر درباره استفاده از D-InSAR برای نظارت بر نشست عمدتا درباره چگونگی تحلیل مناطق فرونشسته و مقادیر آن‌ها است، اما بدیهی است تحلیل فرایند مکانیزم نشست بسیار ناکافی است. علاوه بر این، مناطق مورد مطالعه در این مقاله، دارای سطح حداکثر ثبت شده نشست بالاتر از 881 میلیمتر در طول 30 سال گذشته هستند، و برخی آسیب‌های جدی همچنان ادامه دارد. اگرچه از مشاهدات سطح بندی شده با دقت بالا برای نظارت نشست تمام زمان‌ها استفاده شده است، با این حال بسیاری از نقاط هر ساله دچار تخریب می‌شدند و تعداد زیادی از نیروی انسانی و منابع مادی برای مشاهده و تکمیل نقاط کنترل، مورد استفاده قرار گرفتند. بنابراین، برای اصلاح معایب روش D-InSAR و روش‌های مشاهده سنتی، نشست و سرعت آن در سه بازه زمانی با استفاده از روش D-InSAR دو عبوری بدست آمده است و سپس با توجه به توزیع چاه‌های آب، مقدار استخراج آب زیرزمینی، سطح آب محدود و معادلات رگرسیون ایجاد شدند و مکانیزم نشست مرتبا تحلیل شد.
abstract
Nowadays, the researches of using Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar (D-InSAR) technique to monitor the land subsidence are mainly on how to qualitatively analyze the subsidence areas and values, but the analysis of subsidence process and mechanism are insufficient. In order to resolve these problems, 6 scenes of ERS1/2 images captured during 1995 and 2000 in a certain place of Jiangsu province were selected to obtain the subsidence and velocities in three time segments by ‘‘two-pass’’ DInSAR method. Then the relationships among distributions of pumping wells, exploitation quantity of groundwater, and confined water levels were studied and the subsidence mechanism was systematically analyzed. The results show that using D-InSAR technique to monitor the deformation of large area can obtain high accuracies, the disadvantages of classical observation methods can be remedied and there is a linear relationship among the velocities of land subsidence, the water level and the exploitation quantity.
1. Introduction
As a new method for obtaining regional subsidence, compared with the conventional monitoring methods, D-InSAR technique has some advantages in some research fields, such as earthquake deformation, land subsidence, volcanic activity, landslide of mountains and so on [1–16]. Therefore, using D-InSAR technique to monitor the land deformation has become a research focus at home and abroad nowadays. Since Gabriel and his colleagues firstly proved that D-InSAR technique could detect the land deformation of centimeter level, a lot of researches on land subsidence have been developed by many scientists of different countries and some achievements were obtained [3]. Using ERS1/2 Tandem and JERS1 L band images captured between 1993 and 1995, combined with GIS, some quantitative analysis was made on land subsidence in Appin area caused by long wall coal mining [4]. Hoffmann studied the land subsidence of Antelope valley in California caused by pumping the geothermal water to generate power [5]. Bernhard used the interferometric point targets analysis technique to obtain the land subsidence of Lost Hills oil area in California [6]. Using DInSAR technique, Gong studied the land subsidence caused by groundwater over-exploitation of Cangzhou in Hebei province [7]. However, the present researches of using D-InSAR to monitor the subsidence are mainly in how to analyze the subsidence areas and values qualitatively, but the analysis of process and mechanism of the subsidence are obviously insufficient. In addition, the area studied in this paper, the recorded maximum level of subsidence had been over 881 mm during the past 30 years, and some serous damages are continuing. Although the leveling observation with a high precise was used to monitor the subsidence all the time, lots of control points were damaged every year, and a lot of manpower and material resource have been consumed for the observation and supplementation of control points. Therefore, in order to remedy the disadvantages of D-InSAR and classical observation methods, the subsidence and velocities in three time segments were obtained by ‘‘two-pass’’ D-InSAR method, and then according to the distribution of pumping wells, the exploitation quantity of the groundwater, the confined water level and the regression equations were established and the subsidence mechanism was systematically analyzed.
چکیده
مقدمه
تکنیک D-InSAR
نتایج و بحث
تحلیل مکانیزم نشست
نتیجه گیری
abstract
1. Introduction
2. D-InSAR technique
3. Results and discussion
4. Analysis of subsidence mechanism
5. Conclusions
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه