油田注采作业易引发地下储层压力变化,易导致油田地表局部形变并诱发剪切套损,开展油田地表形变监测可以识别油田主要形变区和可能套损区,对油田作业合理规划和油田高质量可持续发展具有重要意义。合成孔径干涉测量(InSAR)技术可实现大面积、高精度的地表形变监测,但传统时序InSAR技术在地表覆盖复杂的油田区面临测量点不足且空间分布不均的问题。以大庆油田为例,针对上述问题以及季节性冻土影响,将周期模型融入DS-InSAR技术开展地表形变监测,并分析地表形变与油田注采量之间的相关性。结果表明:(1)油田区因注采等差异导致其地表形变分布不均匀且呈显著的非线性特征,最大沉降速率约为47 mm/a,最大抬升速率约为45 mm/a;(2)油田区地表形变与油田注采作业高度相关,注液作业使得地下储层压力增大,地表抬升,采油作业使得储层压力减小,造成地表沉降。该研究可为油田注采生产策略优化提供科学数据依据,进一步拓展了InSAR技术在油田区的应用。
冻土的水-冰相变交替过程会造成水文环境与地表工程的破坏，从而导致路基塌陷、山体滑坡、洪水暴发以及冰川溃决等灾害，智能感知潜在风险对保护冻土区工程建筑具有重要意义。采用2017年01月—2023年04月194景Sentinel-1A 影像，利用SBAS-InSAR技术获取了黄河上游沱沱河盆地冻土区形变结果，冻土地表形变明显且空间分布不均匀，监测时间段内最大形变速率可达13 mm/年。冻土区青藏铁路路基形变呈现“冻胀融沉”的季节性变化，暖季匀速沉降，冷季缓慢抬升，在气候变暖背景下暖季逐渐长于冷季；分别将InSAR监测结果与近7年沱沱河盆地GNSS监测数据对比，两者趋势一致；引入降水和气温因素后发现冻土区形变具有显著聚集特征，在人类活动频繁地区存在较大形变。该研究对冻土防灾减灾、保障人民生命财产安全具有重要意义，为高纬度冻土工程建设提供一定借鉴。
多年冻土区地表高程因活动层每年的融化和冻结而发生季节性下沉和隆起，对工程建筑的安全、生态环境的平衡以及全球气候变化等方面都具有重要的影响。利用全球导航卫星系统干涉反射（global navigation satellite systeminterferometricreflectometry,GNSS-IR）遥感对冻土冻融形变进行监测是一种新型技术手段。针对格洛纳斯（GLONASS）、伽利略（Galileo）系统等长重访周期卫星因每日轨迹不重复造成的地形影响，提出了一种考虑地形的冻土冻融形变监测方法，通过引入反射面倾斜角消除地形变化影响，反演得到更接近实际情况的季节性冻融形变。利用位于美国阿拉斯加北部的SG27站点2018年、2019年无雪日GNSS信噪比数据进行了实验，并与现有研究中的反演方法所得结果进行了对比分析，验证了该方法在冻土冻融形变监测中的有效性。实验结果表明，相比于不考虑地形影响的方法，GLONASS和Galileo所得地表高程变化具有更小的离散性以及更小的不确定性，与复合模型拟合的一致性和决定系数R2都有了一定提升，标准差总平均分别减小约28.9%和36.9%,R2总平...
多年冻土活动层内部冰-水相变会导致多年冻土地表出现季节性的冻胀和融沉,而其上限处地下冰融化将引起地表的长期沉降,因此揭示地表形变的季节和长期变化规律可为多年冻土变化研究提供新的视角和方法。本文以青藏高原多年冻土区北界(西大滩—昆仑垭口)为研究区,利用C波段降轨Sentinel-1数据,采用SBAS-InSAR技术获取该地区多年冻土2014—2020年的地表形变时间序列结果,并基于长期形变速率和季节性形变量探讨了该地区的多年冻土形变规律。结果表明:在多年冻土北界西大滩沟谷地区,不连续多年冻土区形变空间差异较大,多年冻土区的长期沉降速率和季节性的形变量高于季节冻土区。此外,高温多年冻土地表沉降比低温多年冻土更为显著,形变空间分布特征与地貌单元紧密联系。与西大滩谷地相比,昆仑山垭口地区和楚玛尔河高平原区域的长期形变速率与季节性形变量都明显增大。同时热融湖塘的形成过程与地表形变有着直接的关联,在热融湖塘发展早期,地下冰融化使得区域季节性形变量增大,随着热融湖塘扩张,区域长期沉降速率加剧,热融湖塘进一步发展后,区域季节性形变量可能降低。
冻土的冻涨融沉导致地表形变，影响铁路路基的稳定性，给青藏铁路的安全运营与维护带来巨大困难。本文利用Sentinel-1A时间序列遥感数据集，定量反演青藏铁路安多段2018年7月到2020年2月的地表形变信息，并采用多尺度面向对象分类法对该地区进行地物分类，进而揭示不同覆盖类型下的地表形变特征。研究结果显示地表覆被类型与冻土形变特征有较强的关联性，其中植被可有效稳定土层环境，减弱冻土冻融活动；无任何覆盖物的裸土直接与外界进行水热交换，地表形变最为显著；人造地物则加重了地表载荷，且均位于平坦、气温较高的地区，该处冻土活动对温度变化敏感。此外，在地形起伏剧烈、土层含水量较小、气温较低的季节冻土区，降水为地表周期性形变的主导影响因素，从山顶到山谷，地表下沉趋势减弱；在地形起伏平缓、土层含水较大、气温较高的岛状多年冻土区，温度为地表周期性形变的主导因素，顶部到山谷的形变趋势增强。
作为大地测量的一种新兴空间技术,合成孔径雷达干涉(synthetic aperture radar interferometry,InSAR)具有全天时、高精度、大范围和速度快的优点,逐渐被应用于多年冻土区地表形变监测中。通过综述多年冻土形变原理及InSAR监测多年冻土形变的应用实例,研究表明:在气候变暖的背景下,多年冻土区地表年际形变以下沉为主,多年冻土上限附近地下冰含量的大小是影响年际形变量的主要因素;活动层内土壤含水量影响着地表季节形变量的大小,不同类型多年冻土区的地表年际形变量和季节形变量存在着较大的差异。研究还表明,不同波长的SAR产品在不同类型多年冻土区的适用性不同,下垫面特征对利用InSAR获取地表形变量有较大影响,L波段的SAR数据在植被覆盖度较好的区域有更好的效果。由于InSAR的失相干问题,加之目前还缺少长时间、多类型、高频率的实测形变结果作为验证和标校数据,获取准确且连续的大范围形变数据较为困难。针对目前寒区研究需求,布设野外长期观测站点,建立适用于不同多年冻土区的地表形变反演算法,构建具有较高精度和较高时空分辨率的地表形变数据集具有重要的实践和科学意义。
多年冻土随气候变暖逐渐发生退化,严重影响多年冻土区工程建设的稳定性,因此实时、准确地监测多年冻土变化迫在眉睫。合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)作为一种新型对地观测技术,可以全天时、全天候的对多年冻土区地表进行大范围监测,成为一种有效的监测手段。主要介绍InSAR技术在多年冻土区近20年的研究进展与未来发展趋势。首先介绍了InSAR技术的基本原理和常用的SAR系统,然后基于InSAR技术的发展,概述了D-InSAR和时序InSAR技术在多年冻土区的应用,并对目前发展的冻融模型进行总结,分析了多年冻土区地表形变影响因素,最后展望未来InSAR技术在多年冻土监测中的发展趋势与面临的主要问题,以期为科研人员提供系统的应用介绍。
中国西部地区的土质复杂,冻土地貌广泛分布,日益频繁的人类活动严重影响了高原冻土区的稳定性,给基础设施带来了许多安全隐患。文章以北麓河多年冻土地区为研究区,基于21景PALSAR数据,对该区域多年冻土展开时序InSAR形变监测,并对SAR时序形变结果进行非线性形变反演,总结出了该地区多年冻土的形变规律。
近年来,随着我国西部经济不断发展,道路交通网、居民住房等基础设施日臻完善,为西部地区创造了良好的发展基础。但是西部地区的土质复杂,冻土地貌广泛分布,日益频繁的人类活动严重地影响了高原冻土区的稳定性,给基础设施带来许多安全隐患。文中以青藏高原北麓河冻土地区为例,利用21景日本ALOS卫星提供的L波段PALSAR数据,对该地区的多年冻土展开SBAS监测实验,对SBAS反演结果进行了时间序列的分析,从而获得该地区多年冻土的沉降规律。同时,将SBAS反演结果与实测的热融滑塌点数据进行验证,证明SBAS技术在监测冻土形变方面的有效性和良好的应用性。
由于自然环境的限制,青藏高原的大地测量网络十分稀疏,不能满足区域地壳运动监测的需求。干涉合成孔径雷达(InSAR)是非接触监测地壳运动的一种重要方式,但在高原上受到冻土的影响。本文基于2014～2018年的Sentinel-1卫星C波段雷达数据,采用InSAR时序技术分析了冻土形变的时空特征。针对InSAR位移时间序列,采用空间滤波去除了大气延迟、地形效应等局部公共误差,提高了时间序列的信噪比。结果显示,青藏高原的冻土运动可分为差异较大的两类:在大部分冻土区域,与周边高山(基岩)区域相比,冻土地区显示类似的季节波动或一定的长期沉降;在部分冻土地区存在异常快速下沉区域,例如在西藏中部布若错湖西南侧的沉积盆地内,存在一个直径约2 km的漏斗型沉降区, LOS向沉降速率可达约10±2.1 mm/a。构造运动造就了高原上大量沿断裂线分布的河流、湖泊,河床和沉积盆地等广泛分布着冻土,给准确分析构造形变带来很大挑战,本文所得的结果可作为区分冻土运动与构造变形的一种有效判据,也有益于研究高原冻土的物理特性及变形机理。