Улучшенный метод мониторинга деформаций поверхности карстовых территорий на основе DS-InSAR с динамическим доверительным интервалом — пример района Мертвого моря
Карастовые провалы являются одной из важнейших геологических катастроф в мире, характеризующейся сложными пространственно-временными закономерностями эволюции и механизмами формирования в природных ландшафтах. Несмотря на потенциал применения технологии распределенной рассеянной интерферометрии (DS-InSAR) в сложных карстовых условиях, она сталкивается с трудностями ограниченной точности распознавания однородных пикселей и нестабильности решения фазовой последовательности в условиях низкой когерентности и незастроенных территорий. В связи с этим в данном исследовании предложен улучшенный алгоритм распознавания однородных пикселей с динамическим доверительным интервалом (D-HTCI), который динамически обновляет эталонное среднее и доверительный интервал для каждого пикселя, эффективно преодолевая ограничения традиционных методов при низкой когерентности и повышая точность извлечения точек DS и стабильность решения фазовой последовательности. В качестве объекта исследования выбрана карстовая зона вдоль побережья Мертвого моря. На основе 242 снимков спутника Sentinel-1A, полученных в период с 2016 по 2024 год, и применяя последовательный метод DS-InSAR для оптимизации решения долгосрочной фазовой последовательности, успешно реконструировано непрерывное и высокоплотное поле временных деформаций поверхности. Результаты показали, что получено около 832 тысяч эффективных точек наблюдения, что на 367 тысяч и 153 тысячи больше, чем у методов PS-InSAR и традиционного DS-InSAR соответственно; скорость деформации в исследуемой зоне в основном варьировалась от -120 до 20 мм/год, при этом наиболее значительные просадки были отмечены в карстовых районах юго-западного побережья Мертвого моря, с максимальным суммарным оседанием более 800 мм. Временные деформации InSAR на типичных точках демонстрируют высокую линейную связь с одновременным изменением уровня воды в Мертвом море (R²>0.98), раскрывая, что непрерывное снижение уровня грунтовых вод стимулирует выщелачивание соляных слоев — ключевой механизм провалов поверхности Мертвого моря: интерфейс соленой и пресной воды опускается с уровнем воды, вызывая развитие и расширение пустот в соляных слоях и, в конечном итоге, провалы. Исследование показало, что сочетание метода D-HTCI с последовательной оптимизацией фаз существенно улучшает применимость DS-InSAR для мониторинга деформаций в природных ландшафтах и обеспечивает важную эмпирическую и теоретическую поддержку глубокому пониманию пространственно-временной эволюции и гидрогеологических драйверов карстовых провалов в регионе Мертвого моря.
关键词
карастовые провалы; динамический доверительный интервал; распознавание однородных пикселей; DS-InSAR; мониторинг деформаций поверхности; изменения уровня воды