Método mejorado de monitoreo de deformaciones superficiales kársticas basado en DS-InSAR con intervalos de confianza dinámicos — Caso de estudio en la región del Mar Muerto

ZHU Lingjie ,  

XU Wenbin ,  

XIE Lei ,  

NOF Ran Novitsky ,  

SHI Qining ,  

摘要

El hundimiento kárstico es uno de los desastres geológicos más importantes a nivel mundial, caracterizado por complejas reglas de evolución temporal y espacial y mecanismos de formación en zonas de relieve natural. Aunque la tecnología de interferometría de dispersores distribuidos (DS-InSAR) tiene potencial de aplicación en entornos kársticos complejos, aún enfrenta dificultades como la precisión limitada en la identificación de píxeles homogéneos y la inestabilidad en el cálculo de la fase temporal bajo condiciones de baja coherencia y terrenos no urbanos. Para ello, este estudio propone un algoritmo mejorado de identificación de píxeles homogéneos basado en intervalos de confianza dinámicos (D-HTCI), que actualiza dinámicamente la media de referencia y el intervalo de confianza píxel por píxel, superando eficazmente las limitaciones de los métodos tradicionales en fondos de baja coherencia, mejorando la precisión en la extracción de puntos DS y la estabilidad del cálculo de fases temporales. Se seleccionó la zona kárstica a lo largo de la costa del Mar Muerto como área de estudio, utilizando 242 imágenes Sentinel-1A adquiridas entre 2016 y 2024, combinadas con el método secuencial DS-InSAR para realizar una optimización del cálculo de fases temporales a largo plazo, logrando reconstruir con éxito un campo de deformación superficial continuo y denso en secuencia temporal. Los resultados muestran que se obtuvieron aproximadamente 832,000 puntos de monitoreo efectivos, incrementando en 367,000 y 153,000 puntos respecto a los métodos PS-InSAR y DS-InSAR tradicionales, respectivamente; la tasa de deformación en la zona de estudio osciló principalmente entre -120 y 20 mm/año, siendo el hundimiento más significativo en la zona kárstica a lo largo de la costa suroeste del Mar Muerto, con un asentamiento acumulado máximo superior a 800 mm. Las deformaciones temporales InSAR en puntos típicos presentan un acoplamiento lineal alto con las variaciones simultáneas del nivel del agua del Mar Muerto (R²>0.98), revelando que la continua disminución del nivel freático impulsa la disolución de la capa de sal, el mecanismo clave del hundimiento superficial del Mar Muerto; la interfaz entre agua salada y dulce desciende conforme baja el nivel del agua, induciendo el desarrollo y expansión de cavidades en la capa de sal y finalmente desencadenando el hundimiento. El estudio demuestra que la combinación de D-HTCI con la optimización de fases secuenciales no solo mejora la viabilidad de la técnica DS-InSAR para el monitoreo de deformaciones en áreas de relieve natural, sino que también proporciona soporte de datos y referencia teórica importantes para comprender en profundidad las reglas de evolución espacio-temporal del hundimiento kárstico en la región del Mar Muerto y sus mecanismos hidrológico-geológicos clave.

关键词

hundimiento kárstico; intervalo de confianza dinámico; identificación de píxeles homogéneos; DS-InSAR; monitoreo de deformaciones superficiales; variación del nivel del agua

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