第27卷�第2期2011年3月地理与地理信息科学GeographyandGeo-InformationScienceVol.27�No.2March2011��收稿日期:2010-10-22;�修订日期:2010-12-04��基金项目:国家自然科学基金项目(40771170/D0120);北京市自然科学基金项目(8082010、Kz201010028030);水利部公益性行业科研专项经费项目(200901091);北京市重点基金项目(8101002)��作者简介:陈蓓蓓(1985-),女,博士研究生,研究方向为区域地面沉降应用研究。*通讯作者E-mail:gonghl@263.net基于InSAR技术北京地区地面沉降监测与风险分析陈蓓蓓,宫辉力*,李小娟,张有全,党亚南,宋柳霖(首都师范大学三维信息获取与应用教育部重点实验室,北京100048;北京市城市环境过程与数字模拟国家重点实验室培育基地,北京100048;首都师范大学资源环境与旅游学院,北京100048)摘要:以北京市典型地面沉降区为研究区,采用永久散射体技术���StamPS算法,利用覆盖北京地区的16幅ASAR图像进行永久散射体干涉处理,获得该区地面沉降监测信息,初步揭示了研究区地面沉降的空间分布特征。在此基础上,结合GIS空间分析方法,对地面沉降的风险范围、风险程度等进行综合分析,表明北京地区的地面沉降防治刻不容缓。关键词:地面沉降;InSAR技术;地面沉降监测;风险分析中图分类号:P642.26;P208��文献标识码:A��文章编号:1672-0504(2011)02-0016-050�引言地面沉降是由多种因素引起的地面标高缓慢降低的环境地质现象,严重时会成为地质灾害[1]。经过半个多世纪的研究,各国学者在地面沉降监测、成因机理、数学模型与预测等方面取得了重要成果。监测方面,在传统D�InSAR技术基础上发展的永久散射体干涉测量技术(PS)能很好地解决去相关问题,有助于提高形变的时空分辨率及数据处理的精度。Ferretti等[2]首先提出基于幅度变化特征识别PS点的算法,并把这种技术称为永久散射体技术。随后在国际上众多学者展开了深入研究,如Crosetto等[3-5]不断完善PS干涉测量的技术方法,并在监测地表形变方面取得了很多成功的应用成果;而对地面沉降灾害风险研究较少,主要集中在地面沉降危险性分级标准制定[6,7]和危险性评价等[8-10],地面沉降灾害风险评估与区划尚无成熟先例[11]。北京自20世纪60-70年代发现地面沉降以来,平原地区地面沉降呈加速发展的趋势。目前在东郊八里庄�大郊亭、东北郊来广营、昌平沙河�八仙庄、大兴榆垡�礼贤、顺义平各庄等地已经形成了5个较大的沉降区,沉降中心最大累计沉降量达1096mm,最严重的地区地表仍在以30~60mm/a的速度下沉[12]。区域地面沉降已对京沪高速铁路沿线、京津城际轨道等交通工程产生了一定影响,在部分沉降区已经发现工厂、居民区楼房墙壁开裂、地基下沉、地下管道工程损坏等险情。本文以北京市典型地面沉降区为研究区,采用永久散射体技术���StamPS算法[13],利用覆盖北京地区的16景ASAR图像进行永久散射体干涉处理,提取北京地区地面沉降监测信息,初步揭示研究区地面沉降的空间展布特征;进而结合GIS空间分析方法,综合考虑该地区的社会、经济、人口等因素,进行地面沉降风险灾害区划;最后结合区域水文地质条件,对区域地面沉降的风险范围、风险程度等进行综合分析。1�地面沉降监测方法1.1�永久散射体干涉测量(PS�InSAR)原理Hooper等[13]提出新的PS点识别及相位组分分析方法���StamPS,即采用幅度离散特征和干涉相位空间相关性特征建立PS识别算法,用于识别永久散射体;该算法能够在非城区(郊区)识别一些稳定的像素,同时适用于非稳定形变区,即无需先验形变速率知识,在一定程度上克服了由于时间去相干引起的干涉问题,提高了干涉像对的可用数量和干涉的时间分辨率。StamPS算法[13]技术流程如图1。首先根据选定的主、辅图像进行干涉,引入外部DEM消去大部分地形相位组分(二轨法),将K个干涉对逐一进行相位差分处理,得到相应的K幅差分干涉相位图。去地形相位后,第i个差分干涉对、第x个像素的相位可以表示为5个相位组分的和:�x,i=�def,x,i+��,x,i+�atm,x,i+�orb,x,i+�n,x,i(1)图1�永久散射体干涉技术处理流程Fig.1�ThetechnicalrouteofPS�InSARtechnology式中:�def为视线方向上的形变相位,��为引入外部DEM的误差所引起的残余地形相位,...
