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测科院卫星InSAR地面沉降监测成果丰硕

2015-11-26 21:05:47 来源: 中国测绘科学研究院
聊聊

伴随着近三十年的社会经济高速发展,我国的地面沉降现象不断加剧。截至2009年,全国超过50个城市发生了较严重的地面沉降,地面沉降超过200毫米以上的区域约9.3万平方公里,影响20多个省区。其中,长江三角洲地区、华北平原、汾渭盆地、珠江三角洲地区、江汉平原等是地面沉降的重灾区。地面沉降造成的直接经济每年高达数百亿元。地面沉降已经成为影响我国生态文明建设和可持续发展的一个重大问题。

  为了应对全国地面沉降不断加剧的严峻局面,2012年2月20日,国务院审批同意了《全国地面沉降防治规划(2011~2020年)》,《规划》强调,要用十年时间查明全国地面沉降灾害现状、发展趋势、形成原因及分布规律,建立重点地区地面沉降监测网络。
  地面沉降的常规监测手段主要是水准测量、GPS测量、分层标测量等。这些地面测量手段只能测量地面稀疏点上的沉降信息,空间密度严重不足,很难覆盖大区域,而且成本较高。卫星合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术是国际上公认的开展地面沉降监测的最有效、最先进手段。但是卫星InSAR技术在实际应用中还存在稳定性较低、受干涉相干性制约严重等不足。我院摄影测量与遥感研究所灾害与环境雷达监测组积极响应地面沉降防治这一国家需求,针对InSAR技术在大范围地面沉降监测中的种种问题,开展了持续数年的技术攻关,攻克了基于多测度的稳定点目标精确提取、大区域网络智能构建及不连通子网快速连接、自适应的形变模型、轨道误差与形变参数联合反演、干涉像对的自动化选择、多景沉降信息的自动化拼接等序列核心技术,使得卫星InSAR技术在大范围地面沉降监测中真正走向了实用化。在技术研究成果的基础上,该团队成功研制了高性能的卫星InSAR地表形变监测软件系统GDEMSI。国内十多家单位使用后反映,GDEMSI整体性能优于国际同类软件产品。GDEMSI系统未来将得到大规模商业化推广应用。
  这些科研成果在全国多个重要地区的地面沉降监测中得到了成功应用,包括:京津冀9万平方公里平原地区22年的地面沉降监测、江苏全省地面沉降监测、浙江沿海平原地区地面沉降监测、辽宁南票矿区及河南栾川矿区地面沉降监测等,产生了重大的社会效益和经济效益。
  京津冀9万平方公里平原地区22年地面沉降是国家测绘地理信息局首批开展的重点地理国情监测中的重要内容。该项目通过近千景卫星SAR影像的处理,首次使用遥感手段,获取了京津冀重点地区1992 -2014年全域覆盖、时间连续、高精度的地面沉降数据(图1),查明了京津冀地区沉降中心分布、最大沉降速率及其动态变化、累计沉降量等信息,为京津冀地区地面沉降防治及京津冀协同发展战略的实施提供了重要基础。该成果于2015年9月间正式发布,并被中央电视台、新华网、央广网、科技日报等国内多家主流媒体专门报道,引起了广泛的社会关注。
  江苏省地面沉降是国内首个全省域覆盖的InSAR地面沉降监测项目。通过卫星InSAR技术,获取了全省10.72万平方公里30米分辨率的地面沉降数据,首次全景式、精细地展示了全省地面沉降的空间分布(图2),为全省地面沉降的成因分析、预防控制及经济布局调整、水资源管理等提供了科学决策依据。江苏省相关部门对该成果给予了高度评价,并决定建立全省地面沉降InSAR监测的常态化机制。(文、图/张永红)