基于SBAS-InSAR技术监测西安市地表形变特征_王润泽.pdf

年第期王 润 泽，等：基 于-技 术 监 测 西 安 市 地 表 形 变 特 征引 文 格 式：王 润 泽，费 敏，梁 世 川，等基 于-技 术 监 测 西 安 市 地 表 形 变 特 征 测 绘 通 报，（）：-：-基于-技术监测西安市地表形变特征王 润 泽，费敏，梁 世 川，薛 豪 威，楼晓（浙 江 省 测 绘 科 学 技 术 研 究 院，浙 江 杭 州；长 安 大 学 地 质 工 程 与 测 绘 学 院，陕 西 西 安；深 圳 大 学 土 木 与 交 通 工 程 学 院，广 东 深 圳；西 安 市 勘 察 测 绘 院，陕 西 西 安）摘 要：地 面 沉 降 是 西 安 市 最 为 严 重 的 地 质 灾 害 之 一。本 文 基 于-技 术 处 理 了 西 安 市年景-影像，获 取 了 西 安 市 最 新 的 地 表 形 变 特 征，并 分 析 其 成 因。研 究 表 明：年 西 安 市 主 要 地 表 形 变 区 域 为 鱼 化 寨 地 区、电 子城 地 区、三 爻-凤 栖 原 地 区、城 墙 南 部 区 域；鱼 化 寨 及 电 子 城 地 区 已 转 为 抬 升 趋 势，城 墙 南 部 一 直 处 于 抬 升 阶 段，三 爻-凤 栖 原 地 区呈 下 沉 趋 势；西 安 市 地 表 形 变 主 要 受 承 压 水 开 采 及 回 灌 的 影 响，地 裂 缝 则 显 著 影 响 了 地 表 形 变 的 分 布 及 走 向，建 筑 载 荷 也 对 地表 形 变 有 一 定 的 影 响。关 键 词：西 安 市；地 面 沉 降；-；-；地 下 水 开 采中 图 分 类 号：文 献 标 识 码：文 章 编 号：-（）-，（，；，；，；，）：，-：，-，-，：；-；-；地 面 沉 降 是 指 在 一 定 的 地 表 面 积 内 地 面 高 程累 积 下 降 的 地 质 现 象，主 要 发 生 于 城 市。其 会 使城 市 基 础 设 施 遭 到 破 坏，影 响 城 市 的 规 划 布 局、土地 有 效 利 用、地 下 空 间 的 开 发，危 害 较 大。因 此有 效 的 地 表 形 变 监 测 方 法 对 城 市 地 面 沉 降 的 治 理和 预 防 至 关 重 要。传 统 的 地 面 沉 降 监 测 手 段 成 本 高、覆 盖 范 围小，因 此 学 者 们 逐 渐 应 用 全 天 候、大 范 围、高 分 辨 率的 合 成 孔 径 雷 达 干 涉 测 量 技 术（，）进 行 地 表 形 变 监 测。其 中，-是 文 献 提 出 的 一 种 时 间 序 列分 析 方 法，不 仅 能 获 取 高 精 度 的 形 变 时 间 序 列，还能 最 大 限 度 地 克 服 或 减 弱 失 相 干、轨 道、大 气 及等 误 差 因 素 的 影 响，因 此-技 术被 广 泛 应 用 于 地 表 形 变 监 测 中。西 安 市 位 于 陕 西 省 关 中 盆 地 的 中 部，北 临 渭河 和 黄 土 高 原，南 邻 秦 岭。由 于 西 安 市 地 表 水 较为 稀 少 且 人 口 众 多，因 此 西 安 市 在 发 展 前 期 需 大 量开 采 地 下 水 以 满 足 用 水 需 求。在 自 然 和 人 为 因 素的 共 同 作 用 下，西 安 市 内 自年 出 现 了 严 重 的 地裂 缝 和 地 面 沉 降 灾 害。为 此 学 者 们 做 了 针 对 性 研究。文 献 利 用 一 等 水 准 测 量 资 料 对 西 安 地 区 地收 稿 日 期：-作 者 简 介：王 润 泽（），男，硕 士 生，主 要 研 究 方 向 为 地 面 沉 降 反 演。-：测绘通报年第期面 沉 降 形 成 原 因 进 行 了 初 步 探 讨，为 之 后 的 观 测 工作 提 供 了 建 议。文 献 利 用技 术 对 西 安 市 地面 沉 降 和 地 下 水 位 历 史 监 测 数 据 进 行 组 织，建 立 了西 安 市 地 面 沉 降 和 地 下 水 位 动 态 监 测 管 理 信 息 系统。文 献 利 用-技 术 监 测 了 西 安 地 区年 的 地 面 沉 降 演 化 过 程，揭 示 了 西 安世 纪年 代 至年 地 面 沉 降 的 演 变 过 程。文 献 从 西 安 近年 地 面 沉 降 与 地 下 水 抽 取 的 关 系分 析 了 西 安 地 面 沉 降 的 特 征，研 究 表 明，地 下 水 开采 是 西 安 市 地 面 沉 降 的 主 要 原 因。文 献 利 用 短基 线 集技 术，获 取 了 西 安 地 区年间 的 地 面 沉 降 分 布 特 征，并 分 析 了 地 面 沉 降 与 地 裂缝 之 间 的 相 互 关 系。文 献 利 用 时 序时间 序 列 估 计 方 法 对 西 安年 的 地 面 沉 降和 回 弹 进 行 了 监 测，实 现 地 表 形 变 的 动 态 快 速 估 计。现 今 西 安 市 正 通 过 黑 河 引 水 工 程、人 工 回 灌 等方 法 积 极 应 对 地 面 沉 降，因 此 及 时 跟 进 监 测 西 安 市近 几 年 来 的 地 表 形 变 对 于 西 安 市 今 后 的 地 面 沉 降治 理 和 预 防 具 有 重 要 意 义。西 安 市 现 有 的 地 表 形变 研 究 成 果 仍 停 留 在 前 几 年，且 对 地 表 形 变 成 因 的分 析 较 为 简 略。本 文 利 用-技 术 结 合-获 取 西 安 市 最 新 的 地 表 形 变 分 布 特 征，并 综 合 各 因 素 分 析 西 安 市 地 表 形 变 的 成 因。西 安 市 地 表 形 变 特 征 分 析采 用 欧 空 局 发 布 的年月日 至年月日 共 计景-升 轨 影 像参 与 解 算；并 结 合 精 密 定 轨 星 历 及 分 辨 率 的数 据，经 干 涉 对 生 成、干 涉 与 相 位 解 缠、轨 道 精炼 与 重 去 平、求 解 线 性 形 变 和 高 程 系 数、去 除 地 形残 余 相 位 与 大 气 相 位、地 理 编 码 等 步 骤 生 成 西 安 市地 表 形 变 结 果。由 于 缺 乏 同 期 水 准 观 测 数 据，将 监 测 结 果 与 已发 表 文 献，进 行 比 较。结 果 表 明，形 变区 域 的 分 布、走 向 及 形 变 量 级 较 为 吻 合，监 测 结 果如 图所 示。可 以 看 出，西 安 市 区 的 地 表 形 变 区 域分 布 不 均 匀，但 形 变 区 域 与 西 安 市 内 分 布 的 地 裂缝、断 层 在 空 间 分 布 上 有 一 定 的 相 关 性。年 西 安 市 主 要 有个 值 得 关 注 的 形 变 区 域：鱼化 寨 地 区、电 子 城 地 区、三 爻-凤 栖 原 地 区 及 城 墙 南部 的 抬 升 区 域。其 累 计 形 变 量 的 时 间 序 列 如 图所示。为 了 更 好 地 研 究 这 些 区 域 的 形 变 过 程，分 别 在鱼 化 寨 地 区（）、电 子 城 地 区（）、三 爻-凤 栖 原地 区（）、城 墙 南 部 地 区（）选 取个 特 征 点，并生 成 其 累 计 形 变 序 列，结 果 如 图所 示。对 形 变 区域 结 果 分 析 如 下。图 年月 年月 西 安 市 形 变 速 率（）鱼 化 寨 地 区：此 区 域 曾 是 西 安 地 区 最 大 的地 面 沉 降 区 之 一，截 至年月日，鱼 化 寨地 区 已 由 沉 降 转 为 抬 升。其 抬 升 区 域 北 起 科 技 西路，南 至 科 技 四 路；东 起 丈 八 北 路，西 至 经 十 四 路。其 抬 升 速 率 范 围 为，。由 特 征 点的累 计 形 变 可 以 看 出，在年月日 前 鱼 化 寨地 区 呈 下 沉 趋 势，之 后 转 为 抬 升，特 征 点最 大 累计 沉 降 量 达。（）电 子 城 地 区：截 至年月 已 没 有 明显 的 形 变 中 心，抬 升 速 率 范 围 为，。由特 征 点的 累 计 形 变 可 知，该 地 区 在年月 年月 期 间 一 直 呈 下 沉 趋 势，并 在年月 开 始 显 现 出 抬 升 趋 势，其 中的 最 大累 计 沉 降 量 为。（）三 爻-凤 栖 原 地 区：沉 降 区 的 范 围 北 起 共 建路，南 至 韦 曲 北 街；东 起 第 五 大 道，西 至 靖 宁 路。其分 布 主 要 受 到 长 安-临 潼 断 层 和 地 裂 缝的 控 制，走 向 大 致 为 西 南 至 东 北 向。沉 降 速 率 范 围 为，。由 特 征 点的 累 计 形 变 可 以 看 出，该地 区 在 监 测 期 间 一 直 处 于 下 沉 趋 势，其 中点 最大 累 计 沉 降 量 达。（）城 墙 南 部 区 域：抬 升 区 域 开 始 出 现 在 近 年的 监 测 结 果 中。其 分 布 区 域 北 起 华 清 东 路，南 至 西沣 三 路；东 起 纺 正 街，西 至 唐 延 街。主 要 受 地 裂 缝至的 影 响，走 向 大 致 为 西 南 至 东 北 向。区 域内 大 部 分 地 区 的 抬 升 速 率 为，在 地 裂缝、之 间 的 区 域 抬 升 速 率 则 达，。根 据 特 征 点的 累 计 形 变 序 列 可 知，在 监 测 期 间城 墙 南 部 区 域 一 直 处 于 抬 升 阶 段，并 且 还 有 持 续 抬升 的 趋 势，其 中点 最 大 累 计 抬 升 量 达。年第期王 润 泽，等：基 于-技 术 监 测 西 安 市 地 表 形 变 特 征图 年月 年月 西 安 市 累 计 形 变 时 间 序 列图特 征 点 累 计 形 变 序 列为 了 更 好 地 揭 示 这 些 形 变 区 域 的 形 变 中 心，特经 过 三 爻-凤 栖 原（剖 线）、电 子 城（剖 线）、鱼化 寨（剖 线）、相 关 地 裂 缝（剖 线）作条 剖线，其 中 剖 线 位 置 如 图所 示，各 剖 面 图 结 果 如 图所 示。由 图可 知，在 三 爻-凤 栖 原 出 现 了 两 个 相 邻 的沉 降 漏 斗。城 墙 南 部 抬 升 显 著 区 域、鱼 化 寨 地 区 均出 现 了 较 明 显 的 抬 升 中 心。根 据 剖 线可 知，西安 市 内 的 形 变 基 本 呈 现 北 边 升 南 边 降 的 特 点，这 可能 是 由 于 西 安 市 城 墙 周 边 区 域 关 停 了 大 量 抽 水 井并 进 行 人 工 回 灌，而 西 安 南 部 仍 开 采 大 量 地 下 水 所导 致 的。测绘通报年第期图各 剖 线 位 置 分 布图各 剖 线 的 剖 面西 安 市 地 表 形 变 成 因 分 析西 安 市 的 地 面 沉 降 主 要 分 为年 的缓 慢 沉 降 时 期，年 的 加 速 沉 降 时 期 及年 至 今 的 缓 慢 发 展 时 期。众 多 学 者 研 究 表 明，承 压 水 的 超 采 应 该 是 引 起 西 安 市 内 地 面 沉 降 的 主要 原 因，。.地下水开采及回灌影响由 于 西 安 市 缺 乏 地 表 水 资 源，前 期 市 内 大 部 分 用水 需 求 是 通 过 自 备 井 开 采 地 下 水。西 安 市 内 的 生 产井 主 要 开 采 段 为，而 埋 深 的 承压 含 水 层 释 水 压 是 造 成 地 面 沉 降 的 主 要 因 素，由 此 引起 西 安 市 的 快 速 地 表 沉 降。为 此，西 安 市 于年 开始 实 施 黑 河 引 水 工 程，有 效 缓 解 了 市 内 的 用 水 困 境；于年 起 逐 渐 关 闭 自 备 井 并 开 始 限 制 地 下 水 的 开 采 作业；于年 通 过 了 西 安 市 地 下 水 资 源 管 理 条 例 ，加 强 对 地 下 水 资 源 开 采 的 管 控；并 于年 开 始 停 止开 采 地 下 水，同