产业服务案例
基于PS InSAR技术解决油罐区地面沉降监测难题
一、服务背景
随着2012年2月中国首部地面沉降防治规划《2011年-2020年全国地面沉降防治规划》的出台,地面沉降已成为国家关注的热点。浙江省也制订了《浙江省地面沉降防治规划(2013—2020年)》。长江三角洲地区的国际性海运港口、国家油品战略储备和中转基地也是地面沉降防治的重点。油罐作为石油中转、储备、贸易的最常见计量器具,大多建在沿海或临海回填地块上,这些地块地基松软,基础变形大,而且大型油罐直径在80m以上,难以找到工程地质状况完全均匀的建罐地址,往往会出现油罐区沉降。油罐区地面沉降变形直接关系到国家石油储备的安全性和贸易交接的准确性。
二、企业需求
一家大型国际商用石油储运企业委托国家中心,根据双方签订相关协议,测量和分析油库区的地表沉降,重点在于对库区中油罐的沉降进行监测,建立全面的油库库区地面沉降监测网络,并查找沉降原因,对消防设施的所处状态进行科学的分析和评价。
三、服务措施
国家中心科研人员通过分析常规沉降监测方法,多采用水准测量或者GPS测量,这些手段耗费较大,不能经常进行,而且空间上的密度有限。通过技术攻关,科研人员首创将合成孔径雷达干涉技术(InSAR,SAR Interferometry)技术应用于油库库区地面沉降监测分析。InSAR作为一项极具发展潜力的空间对地观测新技术,具有全天候、全天时、稳定性好、动态性强等技术优势,而且无需建立地面观测站,其观测结果与其它离散点测量技术相比,具有空间连续覆盖的巨大优势。目前已经在地面沉降监测、地震灾害监测、火山监测与灾害评估、冰川移动等领域都有广泛的应用,而在油罐区地面沉降监测应用方面尚属空白。
科研人员首先查阅了自1992年以来国内外公开发表的地面沉降监测技术, InSAR应用于地面沉降监测,舟山地区的水文/地质/构造相关论文200余篇。
其次,开展数据收集与处理。选取欧洲Sentinel-1(哨兵1号)卫星观测一年内连续29景Sentinel 1A SLC 影像数据,通过图像配准将28景影像至同一景主影像。研究范围是以库区中心半径为10km的区域,确保有足够的控制点用于配准。采用配准后的数据集进而开展干涉相位处理、大气相位、残余地形相位的估计与去除,获得解缠后形变图,提取了29092个PS点,在库区附近提取了82个PS点,用于监测与分析。
四、服务效果
采用 PS InSAR 技术建立了油罐区地面沉降监测分析方法,通过油罐区永久散射体识别、SAR 干涉对最优组合模式选择、油罐区形变提取等策略,获取了油罐区连续空间上的内沉降区分布以及沉降量变化,监测范围为 50km×50km,监测精度达到毫米级,项目成果应用良好,实现了罐区沉降数字化、可视化监测,为企业和政府决策提供了重要依据,保障了库区安全。