京津冀地区高速铁路沿线区域地表沉降监测及时序演化态势分析
发布时间：2021-09-17 02:26
为探测京津冀地区高速铁路沿线区域的不均匀沉降,利用基于合成孔径雷达干涉的干涉点目标时序分析技术,借助C波段SAR卫星序列在2015年11月至2018年3月间获取的51景降轨影像数据,提取研究区域的地表形变信息,结合地下水的动态变化及人类活动相关资料对沉降漏斗的演化态势进行归因性分析,并对该区域高速铁路沿线地表沉降监测及时序演化态势进行分析。结果表明:研究区域的年沉降速率为20～206mm·a-1,漏斗中心最大累积沉降量达248mm,其中,区域内3条高铁沿线均存在明显的沉降,沉降速率均超过100mm·a-1,最大值位于高铁路线的雄安县段,漏斗中心沉降速率达185mm·a-1,累积沉降量为200mm;研究区域的整体沉降趋势稳定,沉降主要归因于人类活动,而高速铁路沿线的沉降与地下水开采密切相关。
【文章来源】：中国铁道科学. 2020,41(01)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
研究区域
根据上面提出的技术方法，得到研究区域的沉降速率场，如图2所示。不难发现，研究区域局部沉降较为明显，沉降漏斗主要分布在雄县、霸州市以东的胜芳镇和左各庄镇、固安县、廊坊市以及北京通州区，全局沉降速率分布在20～206mm·a-1之间。其中沉降最为严重的是胜芳镇，最高沉降速率达206mm·a-1，漏斗中心累积沉降量为248mm；左各庄镇、通州地区、雄县和廊坊市的沉降漏斗中心沉降速率分别为159,152,185和110mm·a-1，累计沉降量分为186,181,200和124mm；而沉降最为缓慢的是固安县，但沉降速率也达79mm·a-1，漏斗中心累积沉降量为116mm。李广宇等[1]利用2015年6月至2016年8月间的C波段SAR数据，监测到左各庄镇、通州区黑庄户、胜芳镇和廊坊市的沉降速率分别为163,159,197和108mm·a-1，累积沉降量分别为191,187,234和120mm，与本文监测结果基本相当。与李广宇等[1]文中采用的数据集相比，本文观测的时间跨度为2016年11月至2018年3月，新增了2016年9月至2018年3月的数据，一方面，验证了前人在研究区域监测结果的可靠性；另一方面，在一定程度上表明2016年9月至2018年3月间，研究区域的沉降变化趋势基本稳定。由图2可知，高铁线1沿线经过雄县、霸州及固安县等区域，高铁线2沿线河北段经过了廊坊市，高铁线3沿线北京段经过通州区，而以上分析表明，这几个区域均存在年沉降速率超过100mm·a-1的大范围沉降漏斗，其中漏斗中心累积沉降量最大的是雄县，达200mm。这些不均沉降可能会对高速铁路的安全运营及相关基础设施的稳定造成潜在的危害，应引起关注。3.2 演化态势
为了进一步分析高速铁路沿线区域的不均匀沉降演变过程，以高铁线1为例，对铁路左右两边10km范围内的沉降进行分析。图3给出了高铁线1沿线区域的年沉降速率。从图3可以看出，线路沿线的沉降漏斗主要集中在雄县至黄村段，沉降明显，范围分布较大，其中，雄县至霸州段不均匀沉降最为显著，漏斗中心相对的最大沉降速率达185mm·a-1。为了分析铁路沿线的不均匀沉降变化，在铁路沿线选取9个PS点（图3中点a—k），对其进行时序分析。图4给出了9个PS点累积形变量的变化情况。由图4可以看出：从2015年11月8日至2018年3月27日，雄县至新机场段总体呈下沉趋势，沉降速率相对稳定；点a—f的累积沉降量均超过130mm，其中点b的累积沉降量达200mm，点g和h处的沉降速率缓慢，累积沉降量分别为38和68mm；点a—k的累积形变量曲线中有4个明显的加速段（如图4中粉红色框所示），分别是2016年4月12日至2016年5月30日（图4中粉红框1所示）、2017年5月31日至2017年6月12日（图4中粉红框2所示）、2017年10月22日至2017年11月03日（图4中粉红框3所示）以及2018年1月2日至2018年2月7日（图4中粉红框4所示）。而这9个PS点中，除点h外，其余各点基本上都选在铁路附近，因此，这些不均匀沉降可能会对铁路安全运营及其基础配套设施的稳定造成潜在的危害，必要时需提前预防。
【参考文献】：
期刊论文
[1]青藏铁路多年冻土区超过上临界高度路堤的分布及特征[J]. 赵相卿,程佳,韩龙武,蔡汉成. 中国铁道科学. 2019(03)
[2]基于时序雷达差分干涉的上海市2009年-2010年沉降趋势分析[J]. 邓立峰,朱海玉. 城市勘测. 2018(05)
[3]Sentinel-1A TS-DInSAR京津冀地区沉降监测与分析[J]. 李广宇,张瑞,刘国祥,于冰,张波,戴可人,包佳文,韦博文. 遥感学报. 2018(04)
[4]京津冀地区国土资源环境地质条件分析[J]. 马震,谢海澜,林良俊,胡秋韵,钱永,张素荣,王贵玲,李建国,谭成轩,郭海朋,张福存,赵长荣,刘宏伟. 中国地质. 2017(05)
[5]基于PS-InSAR和SBAS-InSAR技术的北京地区地面沉降对比分析[J]. 曹淑敏,肖恭伟,辛锴. 测绘与空间地理信息. 2016(10)
[6]河北省廊坊市地面沉降调查[J]. 易立新,侯建伟,李子木,要根明. 中国地质灾害与防治学报. 2005(04)
博士论文
[1]基于InSAR和MAI的电离层误差校正及同震三维形变场计算与断层滑动反演[D]. 王晓文.西南交通大学 2017
[2]高分辨率相干散射体雷达干涉建模及形变信息提取方法[D]. 于冰.西南交通大学 2015
[3]永久散射体探测与雷达差分干涉建模及其应用[D]. 聂运菊.辽宁工程技术大学 2013
[4]高分辨率永久散射体雷达干涉及其应用于高速铁路沉降监测[D]. 贾洪果.西南交通大学 2012
本文编号：3397773
【文章来源】：中国铁道科学. 2020,41(01)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
研究区域
根据上面提出的技术方法，得到研究区域的沉降速率场，如图2所示。不难发现，研究区域局部沉降较为明显，沉降漏斗主要分布在雄县、霸州市以东的胜芳镇和左各庄镇、固安县、廊坊市以及北京通州区，全局沉降速率分布在20～206mm·a-1之间。其中沉降最为严重的是胜芳镇，最高沉降速率达206mm·a-1，漏斗中心累积沉降量为248mm；左各庄镇、通州地区、雄县和廊坊市的沉降漏斗中心沉降速率分别为159,152,185和110mm·a-1，累计沉降量分为186,181,200和124mm；而沉降最为缓慢的是固安县，但沉降速率也达79mm·a-1，漏斗中心累积沉降量为116mm。李广宇等[1]利用2015年6月至2016年8月间的C波段SAR数据，监测到左各庄镇、通州区黑庄户、胜芳镇和廊坊市的沉降速率分别为163,159,197和108mm·a-1，累积沉降量分别为191,187,234和120mm，与本文监测结果基本相当。与李广宇等[1]文中采用的数据集相比，本文观测的时间跨度为2016年11月至2018年3月，新增了2016年9月至2018年3月的数据，一方面，验证了前人在研究区域监测结果的可靠性；另一方面，在一定程度上表明2016年9月至2018年3月间，研究区域的沉降变化趋势基本稳定。由图2可知，高铁线1沿线经过雄县、霸州及固安县等区域，高铁线2沿线河北段经过了廊坊市，高铁线3沿线北京段经过通州区，而以上分析表明，这几个区域均存在年沉降速率超过100mm·a-1的大范围沉降漏斗，其中漏斗中心累积沉降量最大的是雄县，达200mm。这些不均沉降可能会对高速铁路的安全运营及相关基础设施的稳定造成潜在的危害，应引起关注。3.2 演化态势
为了进一步分析高速铁路沿线区域的不均匀沉降演变过程，以高铁线1为例，对铁路左右两边10km范围内的沉降进行分析。图3给出了高铁线1沿线区域的年沉降速率。从图3可以看出，线路沿线的沉降漏斗主要集中在雄县至黄村段，沉降明显，范围分布较大，其中，雄县至霸州段不均匀沉降最为显著，漏斗中心相对的最大沉降速率达185mm·a-1。为了分析铁路沿线的不均匀沉降变化，在铁路沿线选取9个PS点（图3中点a—k），对其进行时序分析。图4给出了9个PS点累积形变量的变化情况。由图4可以看出：从2015年11月8日至2018年3月27日，雄县至新机场段总体呈下沉趋势，沉降速率相对稳定；点a—f的累积沉降量均超过130mm，其中点b的累积沉降量达200mm，点g和h处的沉降速率缓慢，累积沉降量分别为38和68mm；点a—k的累积形变量曲线中有4个明显的加速段（如图4中粉红色框所示），分别是2016年4月12日至2016年5月30日（图4中粉红框1所示）、2017年5月31日至2017年6月12日（图4中粉红框2所示）、2017年10月22日至2017年11月03日（图4中粉红框3所示）以及2018年1月2日至2018年2月7日（图4中粉红框4所示）。而这9个PS点中，除点h外，其余各点基本上都选在铁路附近，因此，这些不均匀沉降可能会对铁路安全运营及其基础配套设施的稳定造成潜在的危害，必要时需提前预防。
【参考文献】：
期刊论文
[1]青藏铁路多年冻土区超过上临界高度路堤的分布及特征[J]. 赵相卿,程佳,韩龙武,蔡汉成. 中国铁道科学. 2019(03)
[2]基于时序雷达差分干涉的上海市2009年-2010年沉降趋势分析[J]. 邓立峰,朱海玉. 城市勘测. 2018(05)
[3]Sentinel-1A TS-DInSAR京津冀地区沉降监测与分析[J]. 李广宇,张瑞,刘国祥,于冰,张波,戴可人,包佳文,韦博文. 遥感学报. 2018(04)
[4]京津冀地区国土资源环境地质条件分析[J]. 马震,谢海澜,林良俊,胡秋韵,钱永,张素荣,王贵玲,李建国,谭成轩,郭海朋,张福存,赵长荣,刘宏伟. 中国地质. 2017(05)
[5]基于PS-InSAR和SBAS-InSAR技术的北京地区地面沉降对比分析[J]. 曹淑敏,肖恭伟,辛锴. 测绘与空间地理信息. 2016(10)
[6]河北省廊坊市地面沉降调查[J]. 易立新,侯建伟,李子木,要根明. 中国地质灾害与防治学报. 2005(04)
博士论文
[1]基于InSAR和MAI的电离层误差校正及同震三维形变场计算与断层滑动反演[D]. 王晓文.西南交通大学 2017
[2]高分辨率相干散射体雷达干涉建模及形变信息提取方法[D]. 于冰.西南交通大学 2015
[3]永久散射体探测与雷达差分干涉建模及其应用[D]. 聂运菊.辽宁工程技术大学 2013
[4]高分辨率永久散射体雷达干涉及其应用于高速铁路沉降监测[D]. 贾洪果.西南交通大学 2012
本文编号：3397773
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