آنالیز سری زمانی تداخل‌سنجی راداری مبتنی‌بر پراکنشگرهای دائم، با استفاده از تصاویر Sentinel-1A و ENVISAT-ASAR، برای برآورد پدیدة فرونشست شهر تهران

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه فتوگرامتری و سنجش از دور، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، دانشکدة مهندسی نقشه‌برداری

2 استادیار گروه آموزشی فتوگرامتری و سنجش از دور، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، دانشکدة مهندسی نقشه‌برداری

چکیده

تهران، در برابر پدیده‌ای همچون استخراج بی‌رویه از منابع آب زیرزمینی، با مسئلة فرونشست بالای زمین روبه‌روست. استخراج آب‌های زیرزمینی در دشت تهران، بر اثر فعالیت‌های کشاورزی و یا صنعتی، موجب شده است تهران همواره در معرض خطر فرونشست و خسارات آن قرار بگیرد. در پایش فرونشست مناطقی که دچار تغییرات ظاهری سریع شده‌اند و تصاویر دردسترس نیز دارای همبستگی زمانی و مکانی مناسب نیستند، روش تداخل‌سنجی معمول روش مناسبی نخواهد بود. ازاین‌رو، در این مطالعه، از تکنیک تداخل‌سنجی مبتنی‌بر پراکنشگرهای دائمی برای آنالیز تداخل‌سنجی استفاده شده است. ازآنجاکه عوامل فرونشست در منطقة شهری تهران نیز به چشم می‌خورد، در این مقاله، به پایش تغییرات در بخش جنوبی شهر تهران، با هدف محاسبة میانگین نرخ تغییرات سالیانة فرونشست، در مجموعة زمانی بلندمدتی، با استفاده از مجموعه داده‌های سنجنده‌های Sentinel-1A (S-1A)، برای اولین‌بار، و ENVISAT-ASAR پرداخته شده است. پیکسل‌های پراکنشگر دائم در فواصل زمانی و مکانی بلند همدوس باقی می‌مانند و از عدم همبستگی تصاویر راداری کمتر تأثیر می‌پذیرند. با وجود این، توزیع زمانی نامناسب داده‌ها در این تکنیک نیز، به‌منزلة عامل محدودیت، پارامتر ابهام را به فاز وارد می‌کند. از این بابت، استفاده از داده‌های S-1A، با فاصلة زمانی کوتاه دریافت تصویر، دستیابی به توزیع مناسب داده‌ها در زمان را برای حل ابهام فاز فراهم می‌آورد. نتایج بیانگر فرونشست چشمگیری، در بخش جنوبی منطقة مورد ‌مطالعه، برای همة آنالیزهای سری زمانی است و این نشان می‌دهد که فرونشست دشت تهران به مناطق شهری اطراف آن نیز رسیده است. درنهایت، اعتبارسنجی صحت نتایج، با تحلیل داده‌های مسیرهای متفاوت و نیز داده‌های میدانی ترازیابی و GPS، به انجام رسید.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

PS-InSAR Time Series Analysis Using Sentinel-1A and ENVISAT-ASAR Data Stacks for Subsidence Estimation in Tehran

نویسندگان [English]

  • F Foroughnia 1
  • S Nemati 1
  • Y Maghsoudi 2
1 M.Sc. Student of Geomatics Engineering, K.N. Toosi University of Technology
2 Assistant Prof. of Geomatics Engineering, K.N. Toosi University of Technology
چکیده [English]

Tehran is subject to high-rate subsidence because of extravagant water extraction. Groundwater extraction in Tehran plain due to agricultural or industrial activities has made it always be at risk and probable incoming damages. Large spatial baselines and temporal de-correlation have always limits the use of the conventional SAR interferometry for the purpose of subsidence monitoring in regions with high deformations velocity. Therefore, in this research, the InSAR technique based on persistent scatterer (PS) is carried out to analyze Tehran subsidence. The main objective of this paper is to determine the average annual subsidence rate of some urban regions in Tehran using a time series of Sentinel-1A (S-1A) and ENVISAT-ASAR data. PS pixels remain coherent in long spatio-temporal intervals and thus less affected by the lack of radar images correlation. However, inappropriate temporal distribution of data in this technique makes it difficult to derive the absolute value of the phase due to an integer ambiguity. Therefore, the use of S-1A dataset with short temporal baselines would help identify the phase ambiguity. Results prove considerable subsidence in southern part of the case study area for all-time series analysis which further proves the arrival of subsidence to urban parts. Results are cross-validated using the different image tracks and besides, absolute validation are employed on subsidence velocity maps based on precise leveling and GPS observations.

کلیدواژه‌ها [English]

  • InSAR-Subsidence-Groundwater Extraction
  • Sentinel-1A
  • ENVISAT-ASAR

مراجع

  1. میرشاهی، ف.، ولدان‌زوج، م.ج.، 1392، اندازه‌گیری جابجایی سطح زمین بهکمک تصاویر سنجندة TerraSAR-X با استفاده از تکنیک تداخل‌سنجی راداری، پایان‌نامة کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی.
  2. Dehghani, M., 2015, Landslide Monitoring Using Hybrid Conventional and Persistent Scatterer Interferometry, Indian Society of Remote Sens., 44(4).
  3. Dehghani, M., Valadan Zoej, M.J., Entezam, I., Saatchi, S. & Shemshaki, A., 2010, Interferometric Measurements of Ground Surface Subsidence Induced by Overexploitation of Groundwater, Journal of Applied Remote Sens., 4(1).
  4. Dehghani, M., Valadan Zoej, M.J., Hooper, A., Hanssen, R., Entezam, I. & Saatchi, S., 2013, Hybrid Conventional and Persistent Scattrer SAR Interferometry for Land Subsidence Monitoring in the Tehran Basin, Iran, ISPRS Journal of Photogrammetry Remote Sensing, 79, PP. 157–170.
  5. Ferretti, A., Prati, C. & Rocca, F., 2001, Permanent Scatterer in SAR Interferometry, IEEE Ttansactions Geoscience and Remote Sensing, 39(1), PP. 8–20.
  6. Grandin, R., 2015, Interferometric Processing of SLC Sentinel-1 TOPS Data, FRINGE 2015 Frascati Rome Italy.
  7. Hanssen, R.F., 2001, Radar Interferometry: Data Interpretation and Error Analysis, Kluwer Academic Publisher, Dordrecht.
  8. Hooper, A., Segall, P. & Zebker, H.A., 2006, Persistent Scatterer Interferometric Synthetic Aperture Radar for Crustal Deformation Analysis, with Application to Volca´n Alcedo, Gala´pagos, Journal of Geophysical Research.
  9. Kampes, B., 2005, Displacement Parameter Estimation Using Permanent Scatterer Interferometry (Ph.D. Dissertation), Delft University of Technology, Delft, Netherlands.
  10. Mahmoudpour, M., Khamehchiyan, M., Nikudel, M. & Ghasemi, M., 2013, Characterization of Regional Land Subsidence Induced by Groundwater Withdrawals in Tehran, Iran, JGeope.
  11. Perissin, D. & Wang, T., 2012, Repeat-Pass SAR Interferometry with Partially Coherent Targets, IEEE Transaction on Geoscience and Remote Sensing, 50(1), PP. 1–10.
  12. Perissin, D., Wang, Z. & Wang, T., 2010, The SARPROZ InSAR Tool for Urban Subsidence/Manmade Structure Stability Monitoring in China, ISRSE Sydney Austuralia.
  13. Poland, J.F., 1984, Guidebook to Studies of Land Subsidence Due to Groundwater Withdrawal, United Nations Educational, Scientifc and Cultural Organization, Unecso.
  14. Prati, C., Rocca, F., Monti Guarnieri, A. & Pasquali, P., 1994, Interferometric Techniques and Applications (No. Contract N.3–7439). Ispra, Italy.
  15. Prats, P., Marotti, L., Wollstadt, S. & Scheiber, R., 2010, Investigations on TOPS Interferometry with TerraSAR-X, Geoscience and Remote Sensing Symposium IGARSS IEEE International.
  16. Sadeghi, Z., Valadan Zoej, M.J. & Dehghani, M., 2013, An Improved Persistent Scatterer Interferometry for Subsidence Monitoring in the Tehran Basin, IEEE Journal of Selected Topic Applied Earth Observations and Remote Sensensing,Vol. 63, PP. 1571–1577.
  17. Torres, R., Snoeij, P., Geudtner, D., Bibby, D., Davidson, M., Attema, E., Potin, P., Rommen, B., Floury, N., Brown, M., Trave, I., Deghaye, P., Duesmann, B., Rosich, B., Miranda, N., Bruno, C., L’abbate, M., Croci, R., Pietropaolo, A., Huchler, M. & Rostan, F., 2012, GMES Sentinel-1 Mission, Remote Sensing Environment, Vol. 120, PP. 9–24.
  18. Usai, S. & Hanssen, R., 1997, Long Time Scale InSAR by Means of High Coherence Features, European Space Agency-Publications-ESA SP 414, Vol. 1, PP. 225–228.
  19. Veci, L., 2015, TOPS Interferometry Tutorial, https://sentinel.esa.int/web/sentinel/toolboxes/sentinel-1/tutorials.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار