آناليز سري زماني تداخل‌سنجي راداري مبتني‌بر پراكنشگرهاي دائم، با استفاده از تصاوير Sentinel-1A و ENVISAT-ASAR، براي برآورد پديدة فرونشست شهر تهران

PS-InSAR Time Series Analysis Using Sentinel-1A and ENVISAT-ASAR Data Stacks for Subsidence Estimation in Tehran

تهران، در برابر پديده‌اي همچون استخراج بي‌رويه از منابع آب زيرزميني، با مسئلة فرونشست بالاي زمين روبه‌روست. استخراج آب‌هاي زيرزميني در دشت تهران، بر اثر فعاليت‌هاي كشاورزي و يا صنعتي، موجب شده است تهران همواره در معرض خطر فرونشست و خسارات آن قرار بگيرد. در پايش فرونشست مناطقي كه دچار تغييرات ظاهري سريع شده‌اند و تصاوير دردسترس نيز داراي همبستگي زماني و مكاني مناسب نيستند، روش تداخل‌سنجي معمول روش مناسبي نخواهد بود. ازاين‌رو، در اين مطالعه، از تكنيك تداخل‌سنجي مبتني‌بر پراكنشگرهاي دائمي براي آناليز تداخل‌سنجي استفاده شده است. ازآنجاكه عوامل فرونشست در منطقة شهري تهران نيز به چشم مي‌خورد، در اين مقاله، به پايش تغييرات در بخش جنوبي شهر تهران، با هدف محاسبة ميانگين نرخ تغييرات ساليانة فرونشست، در مجموعة زماني بلندمدتي، با استفاده از مجموعه داده‌هاي سنجنده‌هاي Sentinel-1A (S-1A)، براي اولين‌بار، و ENVISAT-ASAR پرداخته شده است. پيكسل‌هاي پراكنشگر دائم در فواصل زماني و مكاني بلند همدوس باقي مي‌مانند و از عدم همبستگي تصاوير راداري كمتر تأثير مي‌پذيرند. با وجود اين، توزيع زماني نامناسب داده‌ها در اين تكنيك نيز، به‌منزلة عامل محدوديت، پارامتر ابهام را به فاز وارد مي‌كند. از اين بابت، استفاده از داده‌هاي S-1A، با فاصلة زماني كوتاه دريافت تصوير، دستيابي به توزيع مناسب داده‌ها در زمان را براي حل ابهام فاز فراهم مي‌آورد. نتايج بيانگر فرونشست چشمگيري، در بخش جنوبي منطقة مورد ‌مطالعه، براي همة آناليزهاي سري زماني است و اين نشان مي‌دهد كه فرونشست دشت تهران به مناطق شهري اطراف آن نيز رسيده است. درنهايت، اعتبارسنجي صحت نتايج، با تحليل داده‌هاي مسيرهاي متفاوت و نيز داده‌هاي ميداني ترازيابي و GPS، به انجام رسيد.

Tehran is subject to high-rate subsidence because of extravagant water extraction. Groundwater extraction in Tehran plain due to agricultural or industrial activities has made it always be at risk and probable incoming damages. Large spatial baselines and temporal de-correlation have always limits the use of the conventional SAR interferometry for the purpose of subsidence monitoring in regions with high deformations velocity. Therefore, in this research, the InSAR technique based on persistent scatterer (PS) is carried out to analyze Tehran subsidence. The main objective of this paper is to determine the average annual subsidence rate of some urban regions in Tehran using a time series of Sentinel-1A (S-1A) and ENVISAT-ASAR data. PS pixels remain coherent in long spatio-temporal intervals and thus less affected by the lack of radar images correlation. However, inappropriate temporal distribution of data in this technique makes it difficult to derive the absolute value of the phase due to an integer ambiguity. Therefore, the use of S-1A dataset with short temporal baselines would help identify the phase ambiguity. Results prove considerable subsidence in southern part of the case study area for all-time series analysis which further proves the arrival of subsidence to urban parts. Results are cross-validated using the different image tracks and besides, absolute validation are employed on subsidence velocity maps based on precise leveling and GPS observations.