پیوندهای مفید
اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 13 |
| تعداد شماره‌ها | 200 |
| تعداد مقالات | 2,008 |
| تعداد مشاهده مقاله | 2,679,524 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 1,936,927 |
پایش فرونشست خط راه آهن تهران با استفاده از تکنیک اینسار و مشاهدات زمینی | ||
| پژوهش های سنجش از دور و اطلاعات مکانی | ||
| مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 17 خرداد 1403 اصل مقاله (1.97 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22061/jrsgr.2024.10771.1059 | ||
| نویسندگان | ||
| جلیل پیری؛ اسلام جوادنیا* | ||
| گروه مهندسی نقشه برداری، دانشکده مهندسی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران | ||
| تاریخ دریافت: 05 دی 1402، تاریخ بازنگری: 15 اردیبهشت 1403، تاریخ پذیرش: 17 خرداد 1403 | ||
| چکیده | ||
| پیشینه و اهداف: یکی از خطرناک‌ترین رخداد‌های طبیعی، فرونشست سطح زمین است و اغلب به‌جهت سهل انگاری بشر در استخراج آب‌ها و معادن زیرزمینی و عوامل دیگر حادث میشود. این پدیده، به‌خصوص در مناطق حساس مانند خطوط ریلی، میتواند منجر به حوادث جبران ناپذیری شود. شکاف‌های ناشی از فرونشست در برخی از مسیر‌های ریلی همچون مسیر تهران- مشهد، تهران- ورامین، اصفهان به شیراز و ... تا نزدیکی این خطوط پیشروی داشته و تهدیدی برای این خطوط به‌شمار می‌آید. بنابراین، پایش فرونشست و بررسی تغییر شکل در بعد زمان و مکان به‌منظور مدیریت حادثه ضروری می‌باشد. برای رفتار سنجی تغییر شکل پدیده‌ها نیازمند بررسی سری زمانی آنی پدیده در منطقه مورد مطالعه هستیم. امروزه، تکنیک تداخل سنجی راداری (InSAR) به‌دلیل پیوستگی مکانی و زمانی یک تکنیک متداول برای اندازه‌گیری تغییر شکل پوسته زمین شده است. روش‌ها: در این تحقیق، نرخ فرونشست زمین در طول خطوط ریلی در شاخه‌های خروجی خط آهن تهران با استفاده از تکنیک تداخل سنجی راداری و با استفاده از تصاویر ماهواره سنتینل-1 در بازه زمانی 2017-2020 مورد بررسی قرار گرفته است. میزان جابه‌جایی سطح زمین از طریق پردازش 46 تصویر و ایجاد 158 تداخل نگار به کمک آنالیز سری زمانی و با استفاده از روش خط مبنای کوتاه (SBAS) به‌دست آمد. برای اعتبار سنجی و تفسیر نتایج پژوهش از داده‌های شبکه ژئودینامیک کشور، شبکه شمیم سازمان ثبت اسناد و املاک، داده‌های چاه‌های پیزومتری و همچنین مشخصات خاک گمانه‌های حفاری استفاده گردید. یافته‌ها: نتایج حاصل از تحلیل سری زمانی تداخل سنجی، نشان از وقوع فرونشست قابل ملاحظهای در مناطقی از محدوده مورد مطالعه دارد که بیشینه آن مربوط به مسیر‌های کرج-کردان و ملکی-آپرین با نرخ جابه‌جایی 139 میلی‌متر در سال در راستای خط دید ماهواره (LOS) می‌باشد. اعتبارسنجی نتایج به‌دست آمده با در نظر گرفتن خطاهای مربوط به هرکدام از روش‌ها نسبتاً خوب بود. همچنین ارتباط بین پدیده فرونشست و افت سطح آب زیرزمینی و نوع خاک منطقه به کمک داده‌های 12 چاه پیزومتری دشت‌های تهران و کرج و اطلاعات گمانه‌های حفاری تعدادی از چاه‌های پیزومتری منطقه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج کلی نشان دهنده این بود که علت اصلی نشست در منطقه، افت سطح آب‌های زیرزمینی می‌باشد. نتیجه‌گیری: به‌طورکلی، با بررسی رابطه افت سالانه آب و فرونشست و همچنین نوع، جنس و ضخامت خاک منطقه، مشخص گردید که علت اصلی نشست در منطقه، افت سطح آب‌های زیر زمینی در مناطق با ضخامت بالای رسوبات ریز دانه می‌باشد. رویکرد پیشنهادی در این تحقیق نشان داد که به‌منظور پایش فرونشست در امتداد تأسیسات خطی از قیبل خطوط راه آهن، به‌کارگیری تکنیک InSAR میتواند در ارزیابی های اولیه و به دنبال آن، استفاده از روش‌های دقیقتر در مناطق درگیر فرونشست، مؤثر واقع گردد. به‌دلیل قدرت تفکیک نسبتاً پایین سنتینل-1، پیشنهاد میشود در کاربردهای مرتبط با ساختارهای خطی از قبیل جاده یا راه آهن از تصاویر با اندازه پیکسل کوچک‌تر استفاده گردد. علاوه بر این، برای ارزیابی و شناسایی دقیقتر مناطق تحت فرونشست می توان از ترازیابی دقیق نیز بهره برد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| فرونشست؛ سنتینل؛ خطوط ریلی؛ اینسار؛ اعتبارسنجی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Subsidence Monitoring along Tehran Railway: An Analysis of InSAR and Ground Observations | ||
| نویسندگان [English] | ||
| J. Piri؛ E. Javadnia | ||
| Geomatics Engineering Department, Faculty of Engineering, University of Zanjan, Zanjan, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Background and Objectives: Land subsidence is recognized as one of the most perilous natural occurrences, often resulting from human negligence in water extraction, underground mining, and various other factors. This phenomenon poses a significant threat, specifically in sensitive areas such as railway systems, where irreparable damage can transpire. Notably, subsidence-induced cracks have emerged along several railway routes, including Tehran-Mashhad, Tehran-Varamin, and Isfahan to Shiraz, jeopardizing the integrity of these lines. Consequently, comprehensive monitoring of subsidence and deformation in both temporal and spatial dimensions becomes imperative for effective event management. To accurately assess the deformation patterns of such phenomena, a thorough analysis of the instantaneous time series within the study region is essential. In recent times, Synthetic Aperture Radar Interferometry (InSAR) has emerged as a widely adopted technique for precisely measuring crustal deformation. Methods: This study focuses on examining the rate of land subsidence along the railway lines in the Tehran region, utilizing InSAR and Sentinel-1 satellite imagery spanning the period from 2017 to 2020. The analysis involved processing a total of 46 images and generating 158 interferograms through the application of time series analysis and employing the Small Baseline Subset (SBAS) technique. GMTSAR software was used to create a time series and a displacement map from the interferograms. To ensure the credibility and comprehension of the research findings, diverse datasets were utilized, including the Iranian Permanent GPS Network for Geodynamics (IPGN) data, the data sourced from the Shamim network of the Land Registry Organization, the measurements from piezometric wells, and the soil characteristics derived from drilling boreholes. Findings: The analysis of the interferometry time series reveals the occurrence of subsidence in specific areas within the case study. The most significant subsidence was observed along the Karaj-Kordan and Maleki-Aprin railway lines, with a deformation rate of approximately 139 mm/year along the line of sight (LOS). Notably, the validation process considering the errors associated with each method yielded relatively satisfactory results. Furthermore, an investigation was conducted to explore the relationship between subsidence, groundwater withdrawal, and soil type. This investigation utilized data from 12 piezometric wells located in the Tehran and Karaj plains, as well as information gathered from drilling boreholes in the study region. The overall findings indicate that the primary cause of subsidence in the region is attributed to a decline in groundwater withdrawal. Conclusion: Upon analyzing the relationship between annual water loss, subsidence, and the soil characteristics within the region, it was determined that the primary cause of subsidence is the withdrawal of groundwater in areas characterized by thick deposits of fine-grained sediments. The proposed approach in this study highlights the effectiveness of utilizing the InSAR technique for initial evaluations of subsidence along linear infrastructures like railway lines. However, it is advised to employ more precise methods in subsidence-affected regions. Given the relatively limited resolution of Sentinel-1 imagery, it is recommended to utilize images with smaller pixel sizes when assessing linear structures such as roads or railways. Additionally, accurate leveling techniques can be employed to enhance the precision and identification of subsidence areas. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Subsidence, Sentinel, Railway, InSAR, Validation | ||
| مراجع | ||
|
[1] Galloway DL, Burbey TJ. Review: regional land subsidence accompanying groundwater extraction. Hydrogeology 19: 1459–1486. https://doi.org/10.1007/s10040-011-0775-5
[2] Available from: https://www.isna.ir/news/97081305980
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.154864
https://doi.org/10.1080/10106049.2021.1964616
[5] Gao M, Gong H, Chen B, Zhou C, Chen W, Liang Y, Shi M, Si Y. InSAR time-series investigation of long-term ground displacement at Beijing Capital International Airport, China. Tectonophysics. 2016 Nov 22;691:271-81.
https://doi.org/10.1016/j.tecto.2016.10.016
[7] Ranjbarmanesh, N., Entezari, Mozhgan., Ramesht, Mohammad Hossein, Evaluation of groundwater drawdown on subsidence of Mahidasht plain” Master Thesis, Geomorphology. isfahan University, 1392. [In Persian]
[8] Massonnet D, Rossi M, Carmona C, Adragna F, Peltzer G, Feigl K, Rabaute T. The displacement field of the Landers earthquake mapped by radar interferometry. nature. 1993 Jul 8;364(6433):138-42. https://doi.org/10.1038/364138a0
https://doi.org/10.1016/j.jog.2016.08.001
[10] Polcari M, Montuori A, Bignami C, Moro M, Stramondo S, Tolomei C. Using multi-band InSAR data for detecting local deformation phenomena induced by the 2016–2017 Central Italy seismic sequence. Remote sensing of environment. 2017 Nov 1;201:234-42. https://doi.org/10.1016/j.jog.2016.08.001
https://doi.org/10.1016/j.rse.2008.03.008
[12] Polcari M, Albano M, Saroli M, Tolomei C, Lancia M, Moro M, Stramondo S. Subsidence detected by multi-pass differential SAR interferometry in the Cassino Plain (Central Italy): joint effect of geological and anthropogenic factors?. Remote Sensing. 2014 Oct 13;6(10):9676-90.
https://doi.org/10.3390/rs6109676
https://doi.org/10.1016/j.rse.2014.03.014
https://doi.org/10.1016/j.jag.2016.06.013
[15] Fornaro, G., D. Reale, and S. Verde, Bridge thermal dilation monitoring with millimeter sensitivity via multidimensional SAR imaging. IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, 2012. 10(4): p. 677-681. https://doi.org/10.1016/j.jag.2016.06.013
[16] Serrano-Juan A, Pujades E, Vázquez-Suñè E, Crosetto M, Cuevas-González M. Leveling vs. InSAR in urban underground construction monitoring: Pros and cons. Case of la sagrera railway station (Barcelona, Spain). Engineering Geology. 2017 Feb 23;218:1-1. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2016.12.016.
https://doi.org/10.1109/36.898661
[19] Berardino P, Fornaro G, Lanari R, Sansosti E. A new algorithm for surface deformation monitoring based on small baseline differential SAR interferograms. IEEE Transactions on geoscience and remote sensing. 2002 Nov;40(11):2375-83. https://doi.org/10.1109/TGRS.2002.803792
https://doi.org/10.1016/j.rse.2006.01.023
[21] Shami, Siavash, et al. "Assessments of ground subsidence along the railway in the Kashan plain, Iran, using Sentinel-1 data and NSBAS algorithm." International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation 112 (2022): 102898. https://doi.org/10.1016/j.jag.2022.102898
[22] Polcari, Marco, et al. "Anthropogenic subsidence along railway and road infrastructures in Northern Italy highlighted by Cosmo-SkyMed satellite data." Journal of Applied Remote Sensing 13.2 (2019): 024515-024515. https://doi.org/10.1117/1.JRS.13.024515
[23] Shi, Min, et al. "Monitoring differential subsidence along the beijing–tianjin intercity railway with multiband SAR data." International Journal of Environmental Research and Public Health 16.22 (2019): 4453. https://doi.org/10.3390/ijerph16224453
[24] L Lu Y, Chen D. Land Subsidence Monitoring Along Highway And Railway in SU-XI-CHANG Area. In2019 IEEE 8th Joint International Information Technology and Artificial Intelligence Conference (ITAIC) 2019 May 24 (pp. 1908-1911). IEEE. https://doi.org/10.1109/ITAIC.2019.8785579
[25] Luo, Qingli, Jian Li, and Yuanzhi Zhang. "Monitoring subsidence over the planned Jakarta–Bandung (Indonesia) high-speed railway using Sentinel-1 multi-temporal InSAR data." Remote Sensing 14.17 (2022): 4138. https://doi.org/10.3390/rs14174138
[26] Aslan G, Cakir Z, Lasserre C, Renard F. Investigating subsidence in the Bursa Plain, Turkey, using ascending and descending Sentinel-1 satellite data. Remote Sensing. 2019 Jan 5;11(1):85. https://doi.org/10.3390/rs11010085
[27] Hossein Zadeh, m., " Landslide Hazard Zonation of Tehran, s Northern slopes " (Master Thesis), Faculty Of Earth Science, in Department Of Environmental Geology and Hydrology. 1393, Shahrood Industrial University. [In Persian]
[30] Zhu M, Dong SC, Yin HW. Spatial-temporal ground deformation study of Suzhou area from 2007 to 2010 based on the SBAS InSAR method. Journal of Geo-information Science. 2016;18(10):1418-27.
[32] Hanssen RF. Radar interferometry: data interpretation and error analysis. Springer Science & Business Media; 2001 Apr 30. https://doi.org/10.1007/0-306-47633-9
[34] Y. Maghsoudi, R. Amani and H. Ahmadi3A, “Study on Land Subsidence in West of Tehran Using Sentinel-1 Images and Persistent Scatterers Interferometry” Iran-Water Resources Research, Volume 15, No. 1, Spring 2019 [In Persian] https://dorl.net/dor/20.1001.1.17352347.1398.15.1.22.9
[35] A.safar, F.jafari, M. tavakoli ”Land subsidence monitoring and its relationship with groundwater withdrawal, Case study: Karaj-Shahriyar plain” Quantitative geomorphology research, Volume 5, p. 82-93, 2018. [In Persian] https://dorl.net/dor/20.1001.1.22519424.1395.5.2.6.8
[36] Chatrsimab, Z., Alesheikh, A., Voosoghi, B., Behzadi, S., Modiri, M. Investigating the effect of aquifer type and groundwater level drop on subsidence rate using radar interference technique and field data (Case study: Tehran-Karaj-Shahriar aquifer area). Advanced Applied Geology, 2021; 10(4): 683-689. doi: 10.22055/aag.2020.30557.2028. [In Persian] https://doi.org/10.22055/aag.2020.30557.2028
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 207 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 65 |
||