重復通過干涉測量SAR(InSAR)技術是監(jiān)測地面變形的有效工具。在印度尼西亞雅加達，這一技術用于監(jiān)測由于地面沉降造成的變形區(qū)。在這些地區(qū)，地面沉降是由于過度抽取地下水造成的。在雅加達、萬隆和三寶壟進行了水位調查和GPS網(wǎng)調查。然而，由于不能利用數(shù)字高程模型(DEM)，到目前為止對研究區(qū)沒有進行InSAR處理。在本項研究中，采用了根據(jù)JERS-1/SARL波段的數(shù)據(jù)和1992～1998年的合適的基線長度得到了干涉圖。研究結果表明，每年的沉降量約為10cm(1993～1995)和6cm(1995～1998)。這是根據(jù)6～10cm的水平面調查(1991～1997)，4～6cm的GPS調查(1997～1999)獲得的。此外，進行了地面實測來證實估計的沉降率和沉降范圍。因此，即使觀察周期是3年或5年，L波段的SAR數(shù)據(jù)仍可以對干涉測量圖進行InSAR處理，這說明JERS-1/SAR的后處理模塊PALSAR，是在較長時間范圍內用L波段和GPS監(jiān)測地面變形如地面沉降和火山活動的強大工具。一、概述最有用的雷達應用軟件能夠保存相位信號和振幅數(shù)據(jù)。振幅數(shù)據(jù)增強了地表的狀況和特征。InSAR技術可以識別地面的微小變形。InSAR是監(jiān)測地面變形的高精度工具。因此，這一技術已經(jīng)應用于地質、火山地質、冰川和自然災害研究中。在許多研究論文(如Goldstein,1993；Massonnet等，1993；Murakami,1996)中已經(jīng)提及了該技術的應用效果。最近，這一技術逐漸開始應用于監(jiān)測墨西哥、曼谷、上海和雅加達等一些人口增長迅速的大城市的地面沉降。地面沉降主要是由于開采地下水、金屬礦和油氣等人為因素誘發(fā)的。在亞洲，雅加達是受地面沉降影響最大的地區(qū)之一。水平測量和GPS定位的結果已經(jīng)進行過報導(Murdohardono和Sudarsono,1998；Abidin,2001)，但沒有采用遙感技術和InSAR處理。本項研究的主要目的是用三種InSAR技術來監(jiān)測雅加達的地面沉降。二、雅加達的地面沉降眾所周知過度開采地下水是全世界造成地面沉降的主要原因。Murdharno和Sudarsono(1998)認為，在雅加達造成地面沉降的原因有4類：1.地下水開采2.壓密性下沉3.沖積土壤的自然固結4.地質沉降其中最重要的原因是過度開采地下水。在上世紀70年代，許多人從郊區(qū)搬到雅加達，伴隨著人口遷移產(chǎn)生了許多工廠。于是，開始過度利用地下水來滿足生活用水和工業(yè)用水。由于天然補給量逐漸小于排泄量，含水層被壓實，從而產(chǎn)生了地面沉降。在上世紀80年代，雅加達許多地區(qū)都發(fā)生了地面沉降?？偟膩碚f，含水層是由細粒砂夾粉砂組成。根據(jù)Yong等(1995)，雅加達盆地是由第四紀沉積物和第三紀基巖組成。第四紀沉積物厚度約為200～300m，可以劃分為三個地質單元：中更新世海相和非海相沉積物，晚更新世火山扇形沉積物，全新世海相和洪泛沉積物。地下水以如下順序存儲在更新世和全新世沉積物中：地表～40m(上層)，40～140m(中層)，140～250m(下層)。根據(jù)測壓管水位監(jiān)測(Soetrisno等，1997)，從較深的含水層抽取地下水對地面沉降會有一定影響。我們可以看到在雅加達一些地區(qū)地面沉降的直接證據(jù)，如建筑物傾斜和道路下沉。Murdharno和Sudarsono(1998)對這些證據(jù)進行如下的歸類：1.基礎設施破壞；2.地下水系統(tǒng)疏干；3.洪水淹沒區(qū)擴大。三、水平測量和GPS調查兩個機構(雅加達地方調查和測繪局，雅加達地方礦務局)于1978,1982,1991,1993和1997年進行了系統(tǒng)的水平測量。Murdharno和Sudarsono(1998)通過水平測量和測壓管水位監(jiān)測報導了雅加達的地面沉降。1997年為建立地藉測量控制網(wǎng)，國家土地局(BPN)首次進行了系統(tǒng)的GPS調查。之后，大地測量局和萬隆技術協(xié)會開展了周期性的GPS調查來監(jiān)測地面沉降。Abidin等(2001)參照以水平測量和其它資料，對GPS調查結果進行了詳細總結。在1982～1991,1991～1997,1997～1999年，最大沉降深度分別為80cm，160cm和20cm。四、InSAR數(shù)據(jù)處理為了監(jiān)測地面沉降，對JERS-1SAR數(shù)據(jù)要進行微分InSAR處理。到目前為止，已有許多學者(如Li和Goldstein，1990；Zebker等，1994)介紹過InSAR原理。Lanari(1996)對從多頻(X，C，L波段)雙線程干涉測量獲得DEM的可能性進行了說明。由于DEM具有地形信息，采用DEM的InSAR處理可以連續(xù)地提供空間變形情況。為了獲得InSAR數(shù)據(jù)，有兩種模型，分別為單線程和重復線程。單線程模式是同時獲得不同位置的數(shù)據(jù)，重復線程模型是通過不同的時間軌道獲得數(shù)據(jù)。重復線程模式總的來說可以分為兩種方式，雙線程和三線程或四線程。雙線程方式需要用常規(guī)的DEM來消除地形因素的影響。三線程方式需要從衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲得DEM。通過并行飛行模式，ERS同時獲得數(shù)據(jù)。JERS-1/SAR和RADASAT是通過重復線程模式而非根據(jù)單線程模式獲得數(shù)據(jù)。JERS-1/SAR的主要要求是L波段(波長23.5cm)，HH極化，最低偏離角35度。ERS是C波段(波長5.4cm)，VV極化，最低偏離角23度。五種觀察模式中，RADASAT是C波段，HH極化，最低偏離角10～60度?？偟膩碚f是用ERS和RADARSAT而不用JERS-1來獲得DEM，這是因為JERS-1重復線程循環(huán)周期是44天。已經(jīng)意識到由于時間差異和大氣作用JERS-1比ERS或RADARSAT的解相關作用要更強一些。然而，一些研究(如Takeuchi，2000)也報導過從JERS-1/SAR的L波段獲得的DEM。在本項研究中，通過采用JERS-1/SAR和假定在數(shù)據(jù)的記錄中沒有太大的失真來獲得DEM的可能性。ERS-1/SAR在從1993年2月25日到1998年9月11日之間共得到雅加達地區(qū)的17幅圖像。根據(jù)基線距離(<1000m)從中選取了41個像對進行InSAR處理。在本項研究中用到了VEXCEL3DSAR處理器。根據(jù)SLC(單實時測量系統(tǒng)復合體)進行數(shù)據(jù)處理，之后重新篩選SLC(輔助定位)，建立干涉測量圖，并篩選、展開干涉測量圖，最后精選出所需的干涉測量圖。時間差異的基線距離和地表變化會影響處理結果。在本項研究中，獲得了不同時段的三組合適像對。根據(jù)輔助定位像對，在以下的像對中獲得了足夠的聯(lián)接點(見表1，像對(1)～(3))。

表1在雅加達采用的數(shù)據(jù)垂直基線和時間周期像對日期垂直基線(m)時間周期(天)(1)1993/10/03～1995/09/07351704(2)1995/09/07～70744(3)1995/10/21～1998/09/156411056(4)1997/01/03～1997/051587132

從1993年10月3日到1995年9月7日(704天)和從1995年9月7日到1995年10月21日(44天)間，基線和像對(1)、(2)結合分別為351m和707m。從1995年10月21日到1998年9月15日(1056天)像對(3)是641m。一些相關性圖像表明在整個區(qū)域，像對(2)具有很好的圖像相關性，但是由于較長時間差異造成的噪聲解相關和其它因素，與其它像對的相關性較差。在雅加達中部獲得的較好定位點位于研究圖像的右上角。根據(jù)以上數(shù)據(jù)集和位移圖得到了微分干涉圖，可以看出地面沉降區(qū)位于圖像的西北部分。而且根據(jù)不同的數(shù)據(jù)集獲得的圖像也表明了同樣的沉降區(qū)，說明了同樣的趨勢是北東-南西向。這與水平測量(Mordohardono和Sudarsono,1998)的結果一致。年均沉降量約為10cm(1993～1995年)和6cm(1995～1998)。這與根據(jù)水平測量(6～10cm，1991～1997)和GPS調查(4～6cm,1997～1999)的結果一致。地面實測數(shù)據(jù)與本研究結果也一致。在1995年，在InSAR標定的位置建造了一個大型發(fā)電廠。之后，當?shù)卣诎l(fā)電廠附近沿河道建立了岸堤。然而，現(xiàn)在可以看到水從岸堤的裂縫滲出，流到周圍地區(qū)。一些抽水站再從較低點抽取水排放到河流中。根據(jù)Abidin等(2001)，在1991～1997年和1977～1999年，嚴重的地面沉降區(qū)從西部轉向東部地區(qū)。五、結論本項研究提出JERS-1/SAR干涉測量的三線程方法來監(jiān)測地面沉降。在雅加達地區(qū)，估計沉降量約為10cm(1993～1995年)和6cm(1995～1998年)，這一結果與水平測量和GPS調查結果一致。在雅加達，地下水開采是造成地面沉降的主要原因，而且與沉降量密切相關。盡管線程周期長，L波段數(shù)據(jù)相關性是最好的。雖然仍有許多問題需要解決，用衛(wèi)星資料獲得的DEM對于監(jiān)測地面變形還是比較成功的。建議使用PALSAR，這是JERS-1的后處理模塊，具有L波段多極化的功能。另外，在1999年運行了ASTER，通過采用立體像對數(shù)據(jù)得到了DEM。ASTERDEM