شماره ركورد :
1295941
عنوان مقاله :
پردازش‌خودكار بر مبناي فن تداخل‌سنجي با پراكنشگرهاي دائمي جهت پايش فرونشست (مطالعۀ موردي: آبخوان هرات و مروست)
عنوان به زبان ديگر :
Automated processing based on interferometer technique with permanent dispersers for subsidence monitoring (Case study of Herat and Marvast aquifers)
پديد آورندگان :
محمدي فتح آباد، ابوالفضل دانشگاه آزاد اسلامي يزد - دانشكده فني مهندس، يزد، ايران , الحسيني المدرسي، علي دانشگاه آزاد اسلامي يزد - دانشكده فني مهندسي - گروه سنجش ازدور، يزد، ايران
تعداد صفحه :
4
از صفحه :
19
از صفحه (ادامه) :
0
تا صفحه :
22
تا صفحه(ادامه) :
0
كليدواژه :
ﻣﺎﻫﻮاره ﺳﻨﺘﯿﻨﻞ-1 , ﻓﺮوﻧﺸﺴﺖ زﻣﯿﻦ , ﺗﺪاﺧﻞ ﺳﻨﺠﯽ ﺗﻔﺎﺿﻠﯽ DInSAR , آﺑﺨﻮان ﻫﺮات و ﻣﺮوﺳﺖ , ﺗﺪاﺧﻞ ﺳﻨﺠﯽ ﺑﺎ ﭘﺮاﮐﻨﺶ ﮔﺮﻫﺎي داﺋﻤﯽ PSI
چكيده فارسي :
يكي از مسائلي كه در اثر برداشت آب زيرزميني اتفاق مي‌افتد نشست زمين (Land subsidence) است. اين وضعيت اكنون در بسياري از نقاط خشك و نيمه خشك ايران و بويژه استان يزد گزارش شده است. به علاوه، در دهه‌هاي اخير توسعه ناهمگن اراضي كشاورزي و استخراج بي‌رويه از آب‌هاي زيرزميني مخازن آبخوان‌هاي هرات و مروست در استان يزد باعث بروز پديد فرونشست زمين در پيرامون اراضي كشاورزي شده است. بالا آمدن جداره فلزي ميله چاه‌هاي عميق، شكاف‌هاي افقي بر روي سطح زمين به‌طور مستقيم نشان‌دهنده ميزان فرونشيني سطح است. تشخيص و نمايان‌سازي نواحي كه به دليل خطرپذيري و به مخاطره انداختن زندگي، مستعد فرونشست هستند ضروري است..از سوي ديگر بايد توجه داشته باشيم كه تاثيرات فرونشست ممكن است به وسيله ديگر فعاليت‌هاي طبيعي در ناحيه همچون فعاليت‌هاي آتشفشاني، زمين لرزه‌ها و زمين‌لغزش‌ها تسريع شود و با توجه به لرزه‌خيز بودن مناطق زيادي از كشور ما توجه به اين پديده اهميت ويژه‌اي دارد. امروزه يكي از دقيق‌ترين و كم هزينه‌ترين روش‌ها براي شناسايي حركات سطح زمين، فن تداخل سنجي راداري است. اين روش با مقايسه فازهاي دو تصوير راداري كه از يك منطقه در دو زمان متفاوت اخذ شده‌اند، قادر به تعيين تغييرات سطح زمين با دقت و توان تفكيك مكاني در حد سانتي‌متر و حتي ميلي‌متر در آن بازهي زماني خواهد بود. در اين مقاله ما براي نخستين بار با استفاده از تصاوير ماهواره‌اي سنتينل-1 و نرم‌افزارهاي منبع باز سعي در پايش وجود فرونشست زمين در آبخوان‌هاي هرات و مروست نموديم. در اين تحقيق، سعي داريم با به به‌كارگيري داده‌هاي سري زماني حس‌گر سنتينل-1 كه تاكنون در مطالعه فرونشست مناطق موردمطالعه استفاده‌نشده است به اهداف زير دست‌يابيم. هدف پژوهش حاضر، اجرا كردن فن تداخل سنجي با پراكنش كننده‌هاي دائمي با استفاده از پكيج يكپارچه SNAP2StaMPS است. هدف ديگر مي‌توان به برآورد نرخ فرونشست با پردازش مجموعه‌اي از تصاوير سنجنده سنتينل-1 در بازه زماني 20/02/2017 تا 10/02/2019، تقريباً دوساله سري زماني است. و هدف آخر بررسي پتانسيل دادۀ اين حس­گر در تحليل سري زماني و پايش تغييرات حاصل از فرونشست زمين بود. مواد و روش‌ها آبخوان هرات و مروست درواقع مناطق موردمطالعه در اين تحقيق شامل، آبخوان هرات و مروست واقع در استان يزد مي‌باشند. آبخوان هرات و مروست ازنظر زمين‌شناسي بخشي از زون‌هاي زاگرس (افيوليت، راديولاريت) و سنندج- سيرجان هستند. مناطق مورد مطالعه موجود در حوضۀ درجه 2 آبريز كوير ابرقو و سيرجان با كد 44 و مساحتي برابر با 57125.3 كيلومترمربع واقع شده است. در اين پژوهش تعداد 24 داده مربوط به سنجنده سنتينل-1، در سطح تصوير مختلط تك منظر، گذر بالا، قطبش VV و شماره قطعه 93 مربوط به بازه زماني تقريباً دوساله را در هر دو منطقه موردمطالعه مورد پردازش قرار گرفت. به‌طوركلي، قسمت اعظم پروسه پردازش و تحليل سري زماني تداخل سنجي با پراكنش كننده‌هاي دائمي (PSI) در اين مقاله توسط دو نرم‌افزار متن‌باز اسنپ و استمپس صورت گرفت گرفت. درنهايت، براي خودكار نمودن مراحل تداخل سنجي از نوع تك مرجع، از مجموعه‌اي كد نوشته به زبان برنامه‌نويسي پايتون به نام SNAP2StaMPS كه به‌خوبي بر اساس گراف‌هاي نرم‌افزار اسنپ طراحي‌شده است، استفاده شد. نتايج و بحث يكي از نتايج پردازش تداخل‌سنجي به اساس الگوريتم خودكار SNAP2StaMPS در اين پژوهش، توليد تداخل‌نگاشت كه فاز توپوگرافي از روي آن‌ها حذف‌شده است، بود. از ديگر نتايج شاخص پراكندگي انحراف استاندارد براي نقشه متوسط جابجايي، هر دو آبخوان هرات و مروست به ترتيب برابر با 4.19 و 3.65 ميلي‌متر در سال بود. همچنين از نتايج اصلي در اين پژوهش برآورد نقشه متوسط جابجايي، آبخوان هرات بين -40.33 تا 11.46 ميلي‌متر در سال و براي آبخوان مروست بين -39.79 تا 10.63 ميلي‌متر در سال در راستاي ديد ماهواره در طول بازه زماني موردمطالعه (2017 تا 2019) به دست آمد. بدين منظور ناحيه‌هاي به‌صورت تصادفي و ناحيه‌هاي نيز بر اساس شواهد ميداني فرونشست در هر دو محدوده مطالعاتي انتخاب شدند نواحي مربوط به آبخوان هرات شامل، 1) قنات سفيد و 2) شمال چشمه‌علي و 3) شهر هرات و نواحي 4) قنات شوشوران 5) چاه حاجي‌آباد ناصري و 6) شهر مروست، مربوط به آبخوان مروست را مي‌توان نام برد. در اين مقاله با توجه عدم وجود ابزارهاي تخصصي، جهت ارزيابي و صحت سنجي تنها راه بررسي نتايج، انطباق آن با شواهد زميني فرونشست، نمودار­هاي سري زماني و هيدرو گراف واحد آبخوان است. با توجه به نتايج هيدرو گراف واحد آبخوان­هاي آبرفتي هرات و مروست، سطح آب زيرزميني در آبخوان هرات در طول دوره 8 ساله از سال 1390 تا 1398 بر اساس داده‌هاي 28 چاه مشاهده‌اي در حدود 5.5 متر افت نموده است، براي آبخوان محدوده مطالعاتي مروست اين هيدرو گراف نشان‌دهنده افت آب زيرزميني در حدود 7 متر در طي دوره هشت‌ساله هست. نتايج سري زماني حاصل از تداخل سنجي تصاوير مورداستفاده در اين مقاله، نشان‌دهنده شيب‌خط برازشي كه درواقع ميزان وجهت جابجايي (به سمت بالا يا پايين) را نشان مي‌دهد، حاكي يك‌روند نزولي رو به پايين در ناحيه شماره دوم (قنات سفيد از آبخوان هرات) و پنجم (قنات شو شوران از آبخوان مروست) به ترتيب ميزان آن برابر با حدود 5 و 7 سانتي‌متر را نشان مي‌دهند. كه اين نتايج ارتباط معني‌داري با هيدرو گراف واحد هر دو آبخوان دارد. نتيجه‌گيري در اين تحقيق، براي برآورد نرخ پديده فرونشست در آبخوان‌هاي هرات و مروست از استان يزد، از فن تداخل سنجي با پراكنش گرهاي دائمي با استفاده از داده‌هاي سنجنده سنتينل-1 و پكيج منبع باز SNAP2StaMPS، استفاده شد. همچنين، پتانسيل نرم­افزارهاي استمپس و اسنپ جهت پردازش تداخل سنجي راداري بررسي شد، و همچنين جزئيات اجراي بسته نرم‌افزاري استپ به استمپس را نشان داده شد. به طور كلي، بر اساس خروجي­هاي پردازش شده از اين پكيچ و نتايج حاصل از صحت سنجي مي­توان به توانايي روش خودكار ارائه شده در اين پژوهش جهت پايش فرونشست پي برد و از اين الگوريتم در مناطق مطالعاتي ديگر استفاده كرد.
چكيده لاتين :
One of the issues that occur due to groundwater abstraction is land subsidence. This situation is now reported in many arid and semi-arid regions of Iran, especially in Yazd province. In addition, in recent decades, heterogeneous development of agricultural lands and uncontrolled extraction of groundwater from the reservoirs of Herat and Marvast aquifers in Yazd province have caused the occurrence of land subsidence around agricultural lands. The rising metal wall of deep wells and the horizontal cracks on the ground directly indicate the degree of subsidence. It is necessary to identify and identify areas that are prone to subsidence due to the risk and danger to life. On the other hand, we must note that The effects of subsidence may be accelerated by other natural activities in the area such as volcanic activity, earthquakes and landslides, and due to the seismicity of many areas of our country, attention to this phenomenon is of particular importance. Today, one of the most accurate and cost-effective methods for detecting ground surface movements is the radar interference technique. By comparing the phases of two radar images taken from the same area at two different times, this method will be able to determine changes in the earth's surface with accuracy and spatial resolution in centimetres and even millimetres in that time interval. In this article, for the first time, we tried to monitor the subsidence of land subsidence in Herat and Marva's aquifers by using Sentinel-1 satellite images and open source software. In this research, we try to achieve the following goals by using the time series data of the Sentinel-1 sensor, which has not been used in the study of subsidence of the studied areas. The aim of this study is to implement the technique of interferometry with permanent distributors using the integrated SNAP2StaMPS package. Another goal can be to estimate the subsidence rate by processing a set of Sentinel-1 sensor images in the period 20/02/2017 to 10/02/2019, approximately two years of time series. The ultimate goal was to investigate the data potential of this sensor in time series analysis and monitoring of changes due to land subsidence. Materials and Methods Herat and Marvast aquifers, in fact, the study areas in this study include Herat and Marvast aquifers located in Yazd province. Herat and Marvast aquifers are geologically part of the Zagros (ophiolite, radiolarite) and Sanandaj-Sirjan zones. The study areas are located in the 2nd-degree catchment area of Abargoo and Sirjan deserts with code 44 and an area equal to 57125 square kilometres. In this study, 24 data related to Sentinel-1 sensor were processed in one-dimensional mixed image level, high pass, VV polarization and segment number 93 related over a period of approximately two years in both study areas. In general, most of the process of processing and analyzing the time series of interferometers with permanent distributors (PSI) in this paper was done by two open source software, Snap and Stamps. Finally, to automate the single-reference interferometry steps, a set of code written in the Python programming language called SNAP2StaMPS was used, which is well designed based on the graphs of the Snap software. Results and Discussion One of the results of interferometric processing based on the innovative SNAP2StaMPS algorithm in this research was the production of interference maps from which the topographic phase has been omitted. Other results of the standard deviation scatter index for the average displacement map of both Herat and Marva's aquifers were 4.19 and 3.65 mm per year, respectively. Also, the main results of this study are the estimation of the average displacement map of the Herat aquifer between -40.33 to 11.46 mm per year and for Marva's aquifer between-39.79 to 10.63 mm per year in terms of satellite visibility during the study period (2017 to 2019). For this purpose, areas were randomly selected and areas based on subsidence field evidence in both study areas were selected. Hajiabad Naseri and, 6) Marvast city, related to the Marvast aquifer can be named. In this paper, due to the lack of specialized tools to evaluate and validate the only way to review the results, its compliance with ground subsidence evidence, time series diagrams and hydrograph of the aquifer unit. According to the hydrograph results of Herat and Marvast alluvial aquifers, the groundwater level in the Herat aquifer has decreased by about 5.5 meters during the 8-year period from 2011 to 2019, based on data from 28 observation wells. This hydrograph shows a drop of groundwater of about 7 meters over an eight-year period. The time series results obtained from the interferometry of the images used in this paper show the slope of the fitting line, which actually shows the amount of displacement (up or down), indicating a downward trend in the second area (white aqueduct of Herat aquifer) and Fifth (Shuran aqueduct from Marvast aquifer) shows its amount equal to about 5 and 7 cm, respectively. These results have a significant relationship with the hydrograph of the unit of both aquifers. Conclusion In this study, for the first time, to estimate the rate of subsidence in Herat and Marvast aquifers in Yazd province, the technique of interferometry with permanent dispersants was used using Sentinel-1 sensor data and SNAP2StaMPS open source package. Also, the potential of Stamps and SNAP software for radar interferometry processing was investigated, and also the details of the implementation of the Step to Stamps software package were shown. In general, based on the processed outputs of this package and the results of validation, it is possible to understand the ability of the automated method presented in this study to monitor subsidence and use this algorithm in other study areas
سال انتشار :
1401
عنوان نشريه :
سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافيايي در منابع طبيعي
فايل PDF :
8710739
لينک به اين مدرک :
بازگشت