Monitoring and Spatiotemporal Evolution Characteristics Analysis of Sudden Subsidence in Tianjin Balitai with Multi-Band Spaceborne SAR

YAN Shiyong ,  

GUO Bingyan ,  

YAN Wei ,  

LIU Bin ,  

QIAO Xin ,  

ZHOU Hongyue ,  

ZHANG Li ,  

摘要

Le 31 mai 2023, un affaissement soudain a eu lieu à Balitai, Tianjin, causant de graves dommages aux bâtiments et aux infrastructures environnantes. Il est crucial de mener une surveillance de déformation de haute précision de la zone correspondante sur le long terme pour révéler son mécanisme d'induction et de formation, ainsi que pour prévenir les catastrophes associées. L’affaissement soudain à Balitai se caractérise par un niveau important de déformation, une longue période de durée et une non-linéarité marquée. Face aux problèmes de décohérence de gradient et de faible résolution dans le temps et l'espace de la surveillance de déformation par InSAR à partir d'une source unique, cette étude a tiré parti des avantages des données radar multi-bandes, proposant une technique d'extraction de déformations complexes utilisant un suivi de pixels à fenêtres variables multi-niveaux et la technique d'InSAR DS combinée, basée sur une forte résolution d’intensité et des informations de phase précises, et utilisant 57 scènes de données Sentinel-1 en bande C et 19 scènes de données radar terrestre en bande L de janvier 2022 à décembre 2024, pour obtenir et analyser les informations de déformation dans la zone d'affaissement soudain aux stades préliminaire, initial et final de l'événement. Les résultats ont montré : (1) que l'affaissement à Balitai était significativement soudain et séquentiel; la zone correspondante était relativement stable avant l'événement (de 202201 à 20230531), la déformation de la surface se situait entre -3 et 3 mm / an ; au début de l'événement (de 20230531 à 20230607), la déformation maximale a dépassé -4,5 m ; à la fin de l'événement (de 20230607 à 20241228), la vitesse de déformation a rapidement diminué et s'est stabilisée, et était en accord considérable avec les résultats de surveillance de deux stations GNSS correspondantes à la même période, leurs coefficients de détermination R 2 étaient respectivement de 0,98 et 0,97, les erreurs quadratiques moyennes RMSE étaient respectivement de 3,31 mm et 5,85 mm ; (2) la corrélation spatiale entre le centre d’affaissement et le site de forage géothermique, ainsi que le modèle d'évolution de la déformation accumulée dans le temps, ont confirmé encore davantage que la rencontre spécifique de structures géologiques avec les opérations d'exploitation des ressources géothermiques peut être la principale raison de cet affaissement soudain. Cette étude fournit une base technique et de données pour l'analyse de l'origine et du mécanisme dynamique de l'affaissement soudain à Balitai, ce qui contribue à l'optimisation de la technologie d'exploitation des ressources géothermiques et à la promotion de la sécurité urbaine et du développement durable.

关键词

Balitai Sudden Subsidence;Sentinel-1;LuTan-1;Pixel Tracking;DS-InSAR;Spatiotemporal evolution

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