پایش فرونشست سطح زمین با تکنیک تداخل سنجی راداری(محدوده مورد مطالعه: دشت مشگین)

نظم فر, حسین; شیرزادگرجان, منیر

doi:10.22111/jneh.2022.35138.1687

پایش فرونشست سطح زمین با تکنیک تداخل سنجی راداری(محدوده مورد مطالعه: دشت مشگین)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ استاد، گروه جغرافیا و برنامه ریزی شهری، دانشگاه محقق اردبیلی

² دانشجوی دکتری، گروه جغرافیا و برنامه ریزی شهری، دانشگاه محقق اردبیلی

10.22111/jneh.2022.35138.1687

چکیده

فرونشست زمین یک پدیده ای است که در دهه‌‌های اخیر میزان آن در اکثر کشورهای دنیا بخصوص کشورهای جهان سوم نظیر ایران رو به افزایش است. در ایران عمده فرونشست های زمین در رابطه با کشاورزی و برداشت بی رویه آب‌‌های زیر زمینی است. این پدیده در صورت عدم مدیریت صحیح می‌‌تواند خسارات جبران ناپذیری را برای مناطقی که دچار این پدیده هستند ایجاد کند. شناسایی مناطق فرونشست و برآورد نرخ آن مسلماَ نقش بسزایی در مدیریت کنترل این پدیده خواهد داشت. یکی از مناسب‌‌ترین روش‌‌های شناسایی پدیده فرونشست استفاده از تکنیک تداخل سنجی تفاضلی راداری است. دشت مشگین یکی از دشت‌‌های مهم استان اردبیل از لحاظ توسعه‌‌ی کشاورزی به شمار می‌‌آید که در چند سال اخیر با پدیده‌‌ی فرونشست زمین در اثر برداشت ی‌‌رویه از منابع آب زیرزمینی روبرو بوده است. اطلاعات جمع آوری شده توسط چاه‌‌های پیزومتریک واقع در سطح دشت، متوسط افت سطح ایستابی طی یک دوره 14 ساله‌‌ را به میزان23.75 متر نشان می‌‌دهد. پیامدهای این افت سطح آب زیرزمینی منجر به فرونشست و ایجاد ترک و شکاف‌‌هایی در قسمت هایی از دشت شده است. افت سطح ایستابی و به دنبال آن افزایش تنش مؤثر دلیل اصلی فرونشست دشت مشگین می‌‌باشد. در این تحقیق به منظور تعیین محدوده تحت تأثیر و نهایتأ برآورد میزان فرونشست از روش تداخل‌‌سنجی راداری به عنوان روشی قابل اطمینان برای اندازه‌‌گیری تغییرات سطح زمین با دقت بسیار بالا، پوشش وسیع و قدرت تفکیک مکانی بالا استفاده شد. بیشینه‌‌ی نرخ فرونشست با استفاده از تصاویر راداری ماهواره Sentinel-1 در بازه‌‌ی زمانی08/2019 تا 04/2020 در حدود 35/9 سانتی متر محاسبه گردید. از نتایج حاصل از تداخل سنجی راداری مشخص شد جهت گسترش نشست از جنوب شرق به سمت به جنوب غرب دشت می‌‌باشد.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.26764377.1401.11.31.2.9

موضوعات

مخاطرات محیط طبیعی

عنوان مقاله [English]

Surface subsidence monitoring with radar interference technique (study area: Meshgin plain)

نویسندگان [English]

Hossein Nazmfar ¹
Monir, Shirzad Khrjan ²

¹ Professor, Department of Geography and Urban Planning, University of Mohaghegh Ardabili Iran

² PhD student in Geography and Urban Planning, University of Mohaghegh Ardabili, Iran

چکیده [English]

Land subsidence is a phenomenon that has been on the rise in recent decades in most countries around the world, especially in third world countries such as Iran. in Iran, most land subsidence is related to agriculture and the uncontrolled extraction of groundwater. This phenomenon can cause irreparable damage to the affected areas if not properly managed. Identifying subsidence areas and estimating its rate will certainly play a significant role in managing the control of this phenomenon. One of the best ways to detect a subsidence phenomenon is to use a radar differential interference technique. Meshgin plain is one of the most important plains in Ardabil province in terms of agricultural development, which in recent years has faced the phenomenon of land subsidence due to uncontrolled extraction of groundwater resources. Data collected by piezometric wells at the plain level show an average drop in static level over a 14-year period of 23.75 meters. The consequences of this drop in groundwater levels have led to subsidence and cracks and crevices in parts of the plain. Declining water level and subsequent increase in effective stress is the main reason for the subsidence of the Meshgin plain. In this study, in order to determine the affected area and finally estimate the amount of subsidence, radar interference method was used as a reliable method to measure land surface changes with very high accuracy, wide coverage and high spatial resolution. The maximum subsidence rate was calculated using the radar images of the Sentinel 1 satellite in the period from 2019/08 to2020/04 – 9.35cm. From the results of radar interference, it was determined that the subsidence extends from southeast to southwest of the plain.

کلیدواژه‌ها [English]

Groundwater
Radar Interference
Meshgin Plain
Subsidence

مراجع

آمیغ پی، معصومه ، عربی، سیاوش ، طالبی، علی و جمور، یحیی، (1388). کاربرد تکنیک تداخل سنجی راداری درمطالعات مناطق فرونشست، شانزدهمین همایش ژئوماتیک تهران، سازمان نقشه برداری کشور.

احمد زاده، حسن، روستایی، شهرام، نیکجو، محمد رضا، دهقانی، مریم، (1394). برآورد مساحت و حجم تودهی لغزشی با استفاده از تکنیکهای InSAR و مشاهدات GPS مطالعه موردی پهنه لغزشی روستای گوگرد، پژوهش های ژئومورفولوژی کمی، سال چهارم، شماره2. صص 18-28.

ابراهیمی، عطرین، قاسمی افشان، گنجائیان، حمید، (1399). پایش میزان فرونشست محدوده شهری پاکدشت با استفاده از روش تداخلسنجی راداری، جغرافیا و روابط انسانی، دوره 2، شماره4.

احمدی، نعیمه، موسوی، زهرا، معصومی، زهره، (1397). مطالعه فرونشست دشت خرمدره با استفاده از تکنیک تداخلسنجی راداری و بررسی مخاطرات آن، سنجش از دور و GIS ایران، سال دهم، شماره سوم.

افشاری، امیر، قهروردی تالی، منیژه، صدوق، سید حسن، احتشامی معین آبادی، محسن، (1398). ارزیابی ناپایداری دامنه ها در ناحیه راه آهن لرستان با استفاده از روش تداخل سنجی تفاضلی راداری، پژوهشهای ژئومورفولوژی کمّی، سال هشتم، شماره 3، صص.183-202

افضلی، عباسعلی، شریفی کیا، محمد و شایان سیاوش، (1392). ارزیابی آسیب پذیری زیرساخت ها و سکونتگا هها از پدیده فرونشست زمین در دشت دامغان، فصلنامه ی ژئومورفلوژی کاربردی ایران، دوره اول، صص61 تا 73.

باصری نام، سجاد، اسماعیلی، علی، دهقانی، مریم، (1394). ارائه‌ی الگوریتمی جهت بهبود دقت نقشه‌ی پوشش برف با استفاده از تصاویر مودیس، نشریه علمی پژوهشی مهندسی فناوری اطلاعات مکانی، شماره1، صص61-75.

خوانین زاده، نغمه، معتق، مهدی، شریفی، محمد علی، (1389). مطالعه و بررسی زمین لغزش با استفاده از تداخل سنجی راداری، نشریه علمی - ترویجی مهندسی نقشه برداری و اطالعات مکانی، دوره اول، شماره3، صص 73-78.

خامچیان، ماشاالله، نادری، عطااله، منافی آذر، علی، (1397). مقایسه میزان آسیب پذیری فرونشست دشت جنوب غربی تهران با مدل وزنی TALPRIF و الگوریتم ژنتیکی، نشریه علوم زمین خوارزمی، جلد 4، شماره2، صص 199-212.

خلفی، جعفر و فریده اسدیان، (1380). پدیده های ژئومورفولوژی بر منابع آب زیر زمینی دشت سهرین، فصلنامه جغرافیا، شماره15،صص6-1.

حقیقت مهر، پریسا ، محمدجواد ولدان زوج، رضا تاجیک، سعید جباری، محمودرضا صاحبی، رضا اسلامی، مصطفی گنجیان، و مریم دهقانی، (1391). تحلیل سری زمانی فرونشست هشتگرد با استفاده از روش تداخل سنجی راداری، نشریه علمی و پژوهشی علوم زمین، .114-119

روستایی، شهرام، روستایی ، مهاسا، شریفی کیا، محمد، یاراحمدی، جمشید، (1392. کاربرد تداخل سنجی تفاضلی راداری در شناسایی و پایش زمین لغزشها مطالعه موردی : حوزه آبخیز گرم چای میانه، نشریه علمی -پژوهشی مهندسی و مدیریت آبخیز ، جلد5، شماره 3، صص 190-198.

شمشکی، امیر، بلورچی، جواد و فرهاد انصاری، (1384). بررسی فرونشست زمین در دشت تهران شهریار، بیست و چهارمین گردهمایی علوم زمین، مدیریت زمین شناسی مهندسی و زیست محیطی، تهران - سازمان زمین شناسی.

شیرانی، کورش، سیف، عبدالله، شریفی کیا، محمد، (1393). ارزیابی کارایی سنجنده های ASAR و PALSAR به کمک تداخل سنجی تفاضلی در شناسایی و پایش زمین لغزش ها در زاگرس، نشریه علمی-پژوهشی مهندسی و مدیریت آبخیز، شماره3، جلد 6، صص 288-301.

شفیعی، نجمه، مختاری، لیلا گلی، امیر احمدی، ابوالقاسم، زندی، رحمان، (1399). بررسی فرونشست آبخوان دشت نور آباد با استفاده از روش تداخلسنجی راداری، پژوهش های ژئومورفولوژی کمی، سال هشتم، شماره4،صص 93-111.

فاطمی، سید باقر، و رضائی، یوسف، (1391). مبانی سنجش از دور. انتشارات آزاده.

مقصودی، یاسر، امانی، رضا، احمدی، حسن، (1398). بررسی رفتار فرونشست زمین در منطقه غرب تهران با استفاده از تصاویر سنجنده سنتینل1 و تکنیک تداخلسنجی راداری مبتنی بر پراکنش گره های دائمی، مجله تحلیقات منابع آب ایران، شماره1، صص313-299.

نادری، کیوان، اصغری مقدم اصغر، کرد، مهدی، (1397). روش جدیدی برای شناسایی و تعیین مناطق فرونشست مطالعه موردی: سفره دشت سلماس، مجله اکوهیدرولوژی، شماره1، صص 85-97 .

Atzori, S., 2013. Understanding earthquakes: the key role of radar images. Nucl. Instrum.Methods Phys. Res. 720, 178–181. http://dx.doi.org/10.1016/j.nima.2012.12.00.

An, Karen., 2015. Investiging the Ralationship between Land Subsidance and Groundwater Depletion in the Nort Plain Using GRACE and ICESat Master's Thesis, Univeversity of California, Los Angeles, p44.

Bordoni, M., Bonì,R., Colombo,A., Lanteri,L., Meisina,C., 2018. A methodology for ground motion area detection (GMA-D) using A-DInSAR time series in landslide investigations. Catena 163, 89–110. https://doi.org/10.1016/j.catena.2017.12.013.

Chen, M., Tomás, R., Li, Zh., Motagh, M., Li, T., Hu, L., Gong, H.,Li, X., Yu, J., Gong, X., 2016. Imaging Land Subsidence Induced by Groundwater Extraction in Beijing (China) Using Satellite Radar Interferometry, Remote Sens, 8(6), 468.

Di Martire, D., Iglesias, R., Monnels, D., Centolanza, G., Sica, S., Ramondini, M., Pagano, L.,Mallorquì, J.J., Calcaterra, D., 2014. Comparison between differential SAR interferometry and ground measurements data in the displacement monitoring of the earthdam of Conza della Campania (Italy). Remote Sens. Environ. 148, 58–69. http://dx.doi.org/10.1016/j.rse.2014.03.014.

Dong,J., Liao,M., Xu,Q., Zhang,L., Tang,M., Gong,J., 2018. Detection and displacement characterization of landslides using multitemporal satellite SAR interferometry: A case study of Danba County in the Dadu River Basin. Engineering Geology 240, 95– 109. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2018.04.015

Ho, D. T. D., Tran, C. Q., Nguyen, A. D. and Le., 2016. Measuring ground subsidence in Hanoi city by radar interferometry. Science and Technology Development Journal, 19 (2)122-129.

Infante, D., Confuorto, P., Dimartire, D., Ramondini,M., Calcaterra,D., 2016. Use of DInSAR data for multi-level vulnerability assessment of urban setting affected by slowmoving and intermittent landslides. Procedia engineering 158(2016) 470-475.

Lazecky,M.,CanaslanComut.,Hlavacova,I., 2015. Gurboga,S.Practical Application of Satellite-Based SAR Interferometry for the Detection of Landslide Activity.procedia earth and Planetry Science 15, 613-618. doi: 10.1016.

Massonnet, D., Rossi, M., Carmona, C., Adragna, F., Peltzer,

G., Feigl, K., et al., 1993. The displacement field of the Landers earthquake mapped by Radar Interferometry.Nature, 364, 138–142.

Motagh, M., Shamshiri, R., Haghighi, M.H., Wetzel, H.U., Akbari, B., Nahavandchi, H., Roessner, S. and Arabi, S., 2017. Quantifying groundwater exploitation induced subsidence in the Rafsanjan plain, southeastern Iran, using InSAR time-series and in situ measurements.

Novellino, A., Cigna, F., Sowter, A., Syafiudi,M.F., Di Martire, D., Ramondini,M., Calcaterra, D., 2015. Intermittent Small Baseline Subset (ISBAS) InSAR Analysis to monitor landslides in Costa Della Gaveta, Southern Italy. IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS), 26–31 July 2015, Milan, Italy, pp. 3536–3539 http://dx.doi.org/10.1109/IGARSS.2015.7326584.

Raspini, F., 2013. Advanced interpretation of land subsidence by validati multi-interferometric SAR data: the case study of the Anthemountas basin (Northern Greece. Natural Hazards and Earth System Sciences, (23): 24-45.

Sanabria,M.P., Guardiola-Albert, C., Tomás, R., Herrera, G., Prieto, A., Sánchez, H., Tessitore, S., 2014. Subsidence activity maps derived from DInSAR data: Orihuela case study. Nat. Hazards Earth Syst. Sci. 14, 1341–1360. http://dx.doi.org/10.5194/nhess-14- 1341-2014.

Smith, R.G ; Knight R ; Chen J ; Reeves J.A ; Zebker H.A ; Farr T and Liu Z., 2017. Estimating the permanent loss of groundwater storage in the southern San Joaquin Valley, California, Water Resources Research journal, vol 53, , pp 2133-2148.