基于连续DInSAR和物质守恒定律的日本地面沉降调查

地面沉降是地球表面向下下沉的一种现象。它主要是由于人类活动而发生的，例如过度提取地下水。这是一个重大的全球问题，影响着世界人口的19%。在日本，东京都市区的一些地区已经在下沉。这个过程会加速沿海地区的洪水泛滥，并对建筑物和基础设施造成破坏。因此，监测地面沉降至关重要。

在日本，每隔几个月就会利用观测井来测量地表和地下水位的变化。此外，全球导航卫星系统(GNSS)也很受欢迎。但是，观测井更可靠，因为大气效应可以改变GNSS观测结果。观察井需要定期维护其机器，这是昂贵的。

此外，随着日本人口老龄化和出生率下降，预计有资格承担这项工作的工程师将短缺。有鉴于此，一种新的地面沉降监测技术——干涉合成孔径雷达(InSAR)——正在引起人们的关注。

最近，日本千叶大学研究生院理工学研究科博士生Katsunoshin Nishi与一组研究人员一起，应用连续差分InSAR(DInSAR)调查了日本神奈川县横滨市，横须贺市和三浦市的地面沉降。他们将获得的结果与其他监测技术的结果进行了比较。他们的作品发表在Geocarto International上。

“InSAR是一种遥感技术，它使用两个卫星SAR图像来测量地表高程。它利用卫星信号波的相位来达到目的。更进一步，连续DInSAR可以测量时间序列中高程的毫米变化，从而检测地面沉降。它是根据沉降率或地表速度来量化的，“Nishi先生解释说。

这项工作还包括日本三菱重工有限公司的Masaaki Kawai，印度尼西亚Jember大学的Bowo Eko Cahyono，韩国Lumir Inc的Mirza Muhammad Waqard，日本Bella Earther的Kaori Nishi和日本Josaphat Tetuko Sri Sumantyo Chiba大学和印度尼西亚Sebelas Maret大学的贡献。

在他们的研究中，研究人员分析了哨兵1号欧洲航天局卫星计划从2017年2022月到<>年<>月使用实施DInSAR的SARPROZ软件获取的图像。此外，他们还制定了一种新的计算模型，称为“材料守恒定律”。它使用地表压力值来计算地下水位以及地面沉降的数量和原因。

研究人员发现，连续DInSAR结果与观测井和GNSS数据一致。其平均沉降速率为1.58 cm/年，分别在相应值的0.02 cm/年和0.90 cm/年以内。此外，其平均均方根误差(RMSE)分别为其相应值的0.39厘米/年和0.46厘米/年。此外，可以通过拟议的法律准确确定地面沉降机制。

最后，Nishi先生强调了新监测技术的长期潜力。“通过利用连续DInSAR和卫星数据，政府可以采取有效和及时的措施来解决地面沉降问题。此外，确定地面沉降的程度和原因将使政府能够设定地面沉降阈值并限制地下水的使用。因此，沿海地区或以前陆地消退地区的人们可以安全可靠地生活。

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