Méthode améliorée de surveillance des déformations de surface karstique basée sur DS-InSAR avec intervalle de confiance dynamique — étude de cas dans la région de la Mer Morte

ZHU Lingjie ,  

XU Wenbin ,  

XIE Lei ,  

NOF Ran Novitsky ,  

SHI Qining ,  

摘要

L’effondrement karstique est l’un des désastres géologiques majeurs à l’échelle mondiale, caractérisé par des lois d’évolution temporelle et spatiale complexes et des mécanismes de formation dans les régions naturelles. Bien que la technologie d’interférométrie à diffusion dispersée distribuée (DS-InSAR) présente un potentiel d’application dans les environnements karstiques complexes, elle fait face à des défis tels que la précision limitée de l’identification des pixels homogènes et l’instabilité du calcul de phase temporelle dans les conditions de faible cohérence et de topographie non urbaine. À cet égard, cette étude propose un algorithme amélioré d’identification dynamique des pixels homogènes basé sur un intervalle de confiance dynamique (D-HTCI), qui met à jour dynamiquement la moyenne de référence et l’intervalle de confiance pixel par pixel, surmontant efficacement les limites des méthodes traditionnelles en contexte de faible cohérence, améliorant ainsi la précision d’extraction des points DS et la stabilité du calcul des phases temporelles. La zone karstique le long de la rive de la Mer Morte a été choisie comme objet d’étude. Sur la base de 242 images Sentinel-1A acquises entre 2016 et 2024, combinées à la méthode séquentielle DS-InSAR pour réaliser une optimisation du calcul des phases temporelles sur une longue série temporelle, un champ de déformation de surface continu et dense a été reconstruit avec succès. Les résultats montrent qu’environ 832 000 points de surveillance efficaces ont été obtenus, soit une augmentation de 367 000 et 153 000 points respectivement par rapport aux méthodes PS-InSAR et DS-InSAR traditionnelles ; le taux de déformation dans la zone d’étude variait principalement entre -120 et 20 mm/an, avec un affaissement particulièrement marqué dans la zone karstique du sud-ouest de la Mer Morte, le maximum de tassement cumulatif dépassant 800 mm. Les déformations temporelles InSAR des points typiques présentent un couplage linéaire élevé avec les variations simultanées du niveau d’eau de la Mer Morte (R²>0,98), révélant que la baisse continue de la nappe phréatique entraîne la dissolution des couches salines, ce qui est le mécanisme clé de l’effondrement de surface de la Mer Morte : l’interface eau salée-eau douce descend avec le niveau d’eau, provoquant le développement et l’extension des cavités salines et finalement l’effondrement. L’étude montre que la combinaison de D-HTCI avec l’optimisation séquentielle des phases améliore non seulement la faisabilité de la technologie DS-InSAR pour la surveillance des déformations dans les zones de relief naturel, mais apporte également un soutien important de données et une référence théorique pour la compréhension approfondie des lois d’évolution spatiotemporelle des effondrements karstiques dans la région de la Mer Morte ainsi que de leurs mécanismes hydrogéologiques clés.

关键词

effondrement karstique; intervalle de confiance dynamique; identification des pixels homogènes; DS-InSAR; surveillance des déformations de surface; variations du niveau d’eau

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