تداخل سنجی راداری

یکی از انواع ناپایداری دامنه ای که هر ساله خسارات مالی و جانی فراوانی را بر زندگی انسان ها وارد می نماید، مخاطره زمین لغزش است که پیامدهای اجتماعی، اقتصادی و زیست محیطی را به دنبال دارد. حوضه بالهارود شهرستان گرمی به علت کوهستانی بودن و وجود شیب های تند یکی از مناطق مستعد وقوع زمین لغزش است. بررسی عوامل موثر در وقوع زمینلغزش و شناخت نواحی مستعد آن گامی مهم در مدیریت منابع طبیعی و رسیدن به توسعه پایدار به شمار می رود. تکنیک تداخل سنجی راداری به عنوان روش کارامد در اندازه گیری جابه جایی سطح زمین می باشد. این فناوری در بررسی مخاطرات طبیعی زمین از جمله حرکات توده ای دامنه ها، فرونشست، زلزله و فعالیت های آتشفشانی بسیار متداول شده است. در این پژوهش، به منظور شناسایی و اندازه گیری زمین لغزش از تصاویر راداری سنتیل 1 سال های 2020 و 2022 استفاده شده است. به منظور پردازش اطلاعات نیز از نرم افزار SARSCAPE استفاده شده است که بالاترین بیشترین جابجایی زمین لغزش در خلاف جهت دید ، 154/0- سانتیمتر برآورد گردید که در راستای خطوط گسلی و در مرکز منطقه مورد مطالعه مشاهده شده است. همچنین نتایج این پژوهش نشان داد که تصاویر راداری از پتانسیل خوبی برای آشکارسازی ناپایداری دامنه ها و محاسبه جابه جایی آن ها برخوردار می باشد.

مقدمه:  فرونشست زمین یک پدیده زمین شناسی زیست محیطی است که باعث آسیب رسانی به نقاط جمعیتی و سکونتگاه های انسانی و خسارت های زیست محیطی، اجتماعی و اقتصادی  می شود.تکنیک تداخل سنجی راداری یک ابزار قوی  در برآورد فرونشست با دقتی در محدوده میلی متر با استفاده از مشاهدات فاز را دارا هستند. هدف: یکی از مناطقی که با مخاطره فرونشست مواجه است، دشت فسا در استان فارس است که با توجه به اهمیت موضوع در این تحقیق به بررسی میزان فرونشست، مطالعه سطح آب زیرزمینی و بررسی کشت آبی و دیم منطقه مورد مطالعه پرداخته شد. روش شناسی: به منظور محاسبه فرونشست از تصاویر سنتینل رادار با فرمت(SLC) تک منظر با پوراریزاسیون(VV) جهت  محاسبه میران نرخ جابجایی استفاده می شوند. روش تداخل سنجی راداری روشی برای ترکیب تصاویر SAR گرفته شده از سنجنده های راداری ماهواره  Sentinel 1A سال های 2016 تا 2020 و همچنین اطلاعات چاه های پیزومتری موجود در منطقه اخذ و تغییرات آن ها در طول دوره 1399-1372  در نرم افزار GIS با استفاده از مدل درون یابی IDW نقشه سطح آب زیرزمینی تهیه و مورد استفاده قرار گرفته است.  قلمرو جغرافیایی پژوهش: دشت فسا یکی از وسیع ترین و مهم ترین دشت های استان فارس است که چه از نظر جمعیت انسانی ساکن و همچنین سطح زیر کشت دارای اهمیت می باشد. یافته ها و بحث: سطح آب زیرزمینی در محدوده های دارای فرونشست زمین با افت همراه بوده است. به خصوص در روستاهای دستجه، صحرآورد و قاضی کوچک که بیشترین میزان افت سطح آب زیرزمینی را دارا می باشد و در پهنه خطر فرونشست زیاد هم قرار دارند. زمین های منطقه بیشتر شامل باغات و کشت آبی است. و با توجه به امضا طیف بدست آمده از پوشش های گیاهی منطقه مورد مطالعه نوع کشت زمین ها بر اساس دیم کاری یا کشت آبی، شناسایی شد. نتیجه گیری: طبق نتیجه بدست آمده یکی از دلایل اصلی فرونشست زمین در منطقه مورد مطالعه، برداشت بی رویه از منابع آب زیرزمینی است و در نهایت با استفاده از نقشه پهنه بندی خطر فرونشست مشخص شد که به طور کلی 11401 نفر در محدوده خطر فرونشست زندگی می کنند. ضروری است سازمان ها و نهادهای متولی با اتخاذ سیاست ها و برنامه ریزی های مناسب، پیش از وقوع بحران درصدد کاهش هر گونه آسیب به سکونتگاه های انسانی، جمعیت و زیرساخت های موجود در این مناطق باشند.

بررسی مورفومتری یک حوضه آبخیز نقش بسیار مهمی در ساختار زمین دارد. روش های سنجش از دور ابزار مناسبی برای بررسی و استخراج شبکه آبراهه به شمار می آیند. یکی از روش های رایج برای استخراج شبکه آبراهه و بررسی مورفومتری حوضه آبخیز بهره گیری از مدل های رقومی ارتفاعی با قدرت تفکیک مکانی زیاد است. هدف از این پژوهش، استخراج شبکه آبراهه با استفاده از مدل های رقومی با قدرت تفکیک مکانی زیاد مانند آلوس و سنتینل -1 و مدل های رقومی با قدرت تفکیک مکانی متوسط مانند اس آر تی ام و تان دم ایکس است. به منظور تهیه مدل رقومی ارتفاعی سنتینل -1 از روش تداخل سنجی راداری استفاده شد. درنهایت، برای اعتبارسنجی دقت این مدل رقومی ارتفاعی از آلوس استفاده شد. نتایج نشان دهنده آن است که مدل رقومی ارتفاعی تهیه شده از سنتینل -1 با داده مرجع در این پژوهش (آلوس) دارای همبستگی حدود 99/0 که نشان دهنده قابلیت زیاد این مدل رقومی ارتفاعی در استخراج شبکه آبراهه است. نتایج استخراج آبراهه حاکی از آن است که دو مدل رقومی ارتفاعی با قدرت تفکیک مکانی زیاد سنتینل -1 و آلوس هرکدام تعداد 9 شبکه آبراهه را استخراج کردند؛ در حالی که مدل های رقومی با قدرت تفکیک مکانی متوسط اس آر تی ام و تان دم ایکس به ترتیب توانستند فقط 7 و 6 شبکه آبراهه را استخراج کنند. بررسی ها در این پژوهش نشان دهنده آن است که برای بهبود کیفیت مدل رقومی ارتفاعی سنتینل -1 باید پارامترهای خط مبنا و همچنین اختلاف زمانی بین دو تصویر قدیم و جدید در تداخل سنجی راداری بسیار موردتوجه پژوهشگران قرار گیرد.

برج گنبد کاووس بلندترین برج آجری جهان یکی از مهم ترین آثار باستانی ایران در استان گلستان است. نظر به اهمیت حفاظت از آثار باستانی و تاریخی بررسی میزان فرونشست دشت گرگان در محدوده این برج به منظور ارزیابی تأثیر آن بر تغییر شکل برج حائز اهمیت است. به علت عدم مدیریت روند استخراج منابع آب زیرزمینی در دشت گرگان متأسفانه این دشت دچار فرونشست گسترده سطح زمین با بیشینه نرخ ۲۲ سانتی متر در سال شده است. یکی از سازه های حساس واقع در منطقه فرونشست دشت گرگان برج گنبد کاووس است. میزان فرونشست در محدوده این برج شش سانتی متر در سال است. همچنین تغییرات نرخ فرونشست در محدوده برج و اطراف آن قابل توجه است. به منظور حفظ و نگهداری این برج اقدامات مقابله ای با آثار مخرب فرونشست بر برج و اقدامات جلوگیری از روند فرونشست دشت گرگان پیشنهاد می شود.

در سال های اخیر، پدیده بازگشت ناپذیر فرونشست زمین، باعث بروز مخاطره جدی محیطی در دشت های مختلف ایران از جمله دشت گرگان شده است. هدف از این پژوهش بررسی و تحلیل عوامل مؤثر در بروز فرونشست در دشت گرگان بود. روش تحقیق شامل دو بخش شناسایی مناطق فرونشست و بررسی عوامل و پارامترهای مؤثر و ارزیابی میزان تأثیر هرکدام بود. در بخش شناسایی، از تکنیک تداخل سنجی راداری استفاده شد که مبنای آن مقایسه فاز گرفته شده از دو مجموعه داده رادار از یک منطقه در دو زمان مختلف و با ایجاد اینترفروگرام است که قادر به اندازه گیری تغییرات سطح زمین در دوره زمانی است و در بخش بررسی عوامل موثر، نحوه تعیین و تحلیل پارامترهای مؤثر همچون میزان افت سطح آب، جنس و ضخامت لایه های خاک به خصوص لایه های ریزدانه خاک موردبررسی قرارگرفت. نتایج تحلیل داده های ماهواره ای بیانگر آن است که منطقه به طور پیوسته در حال نشست است. نقشه سرعت میانگین تغییر شکل در راستای خط دید ماهواره که از تحلیل سری زمانی به دست آمد، آهنگ فرونشست را 14 میلی متر در ماه (169میلیمتر در سال) نشان داد. محدوده فرونشست شناسایی شده تقریباً روند شرقی- غربی دارد که با روند ساختارهایی نظیر خزر همخوانی دارد. نمودارهای تراز سطح آب و میزان بارندگی این محدوده در سال های 1385 تا 1389 علیرغم نوسانات فصلی، روند نزولی نشان می دهند و تحلیل پارامترهای مؤثر، نشان می دهد که نشست، به دلیل افت یکسان آب و یا ضخامت یکسان لایه ریزدانه در اعماق مختلف، متفاوت می باشد.

عمق برف یکی از پارامترهای ورودی مهم در بسیاری از مدل های کشاورزی، هیدرولوژی و اقلیمی است. با این حال عدم قطعیت هایی در برآورد عمق برف با استفاده از ابزار سنجش از دور نوری به دلیل محدودیت های موجود در شیوه تصویربرداری وجود دارد. از این رو هدف این پژوهش استفاده از ابزار سنجش از دور مایکروویو فعال در برآورد عمق برف در مناطق کوهستانی است. بدین منظور از روش تداخل سنجی راداری تصاویر مایکروویو فعال و اندرکنش سیگنال مایکروویو با توده برف استفاده شد. داده های به کار رفته، شامل تصاویر سنتینل 1 از رشته کوه های زاگرس در کشور ایران در تاریخ فوریه 2017، مارس 2019 و 2020 بود. همچنین، به منظور اعتبارسنجی الگوریتم پیشنهادی از اندازه گیری میدانی عمق برف استفاده شد. به منظور برآورد بهتر عمق برف، نتایج در دو کانال VV و VH با استفاده از ضریب وزنی بدست آمده از زاویه تابش محلی ترکیب شدند. مقایسه نتایج روش پیشنهادی با برداشت های میدانی نشان دهنده همبستگی 86/0 بود. همچنین مقادیر RMSE و P-Value به ترتیب 37/14 سانتیمتر و 009/0 بدست آمد. با توجه به پارامترهای آماری بدست آمده از اعتبار سنجی روش پیشنهادی، کارایی آن در برآورد عمق برف مناسب بود.  

مورفوتکتونیک، دانش کاربرد اصول ژئومورفیک در حل مسائل تکتونیکی است. رقابت مداوم بین فرآیندهای تکتونیکی که تمایل به ایجاد توپوگرافی دارند و فرآیندهای سطحی که تمایل به فرسایش و متلاشی کردن آنها دارند، اساس علم مورفوتکتونیک است. جلگه های ساحلی به دلیل عملکرد همزمان فعالیت های تکتونیکی بر دو محیط خشکی_آبی، دارای لندفرم ها و چشم اندازهای نوزمین ساختی قابل تمایزی هستند. مناطق ساحلی شمال ایران به دلیل تراکم بالای جمعیت و قابلیت رشد و توسعه اقتصادی و کشاورزی، از اهمیت بسیاری برخوردار است. یکی از روش های شناسایی و اندازه گیری تغییرات زمین استفاده از دورسنجی راداری است. اصول این تکنیک برای اولین بار توسط گراهام در سال 1974 بیان شد. در این پژوهش نوار ساحل شرقی دریای خزر از گمیشان تا جویبار از نظر فعالیت های تکتونیکی با استفاده از تکنیک های دورسنجی راداری در بازه زمانی 2014 تا 2021 مورد پایش قرار گرفت. اگرچه بازه زمانی انتخابی در مقیاس زمانی زمین شناسی کوچک محسوب می شود، اما شدت عملکرد فرایندهای تکتونیک در منطقه امکان تمایز مناطق فعال ساحلی را مشخص می کند. نتایج بدست آمده از تداخل سنجی راداری بیانگر آن است که بخش شرقی ساحل خزر بیشتر تحت تأثیر بالاآمدگی بوده و این روند تا خلیج گرگان ادامه دارد بطوری که محدوده شهر گرگان نرخ بالا آمدگی 20 تا 40 میلی متر در سال را تجربه کرده است. روند تغییرشکل به سمت ناحیه ساحلی معکوس شده و فرونشستی معادل 10 تا 52 میلی متر در سال را داشته است. با نزدیک شدن به کرانه خزر این نرخ کمتر شده و به 10 میلی متر در سال می رسد. با توجه به اینکه در نوار ساحلی خزر آب های سطحی فراوان بوده و بهره برداری از آب زیرزمینی در این مناطق بسیار اندک است، از این رو  با اطمینان بالایی می توان عامل رخداد بالاآمدگی و فروافتادگی (گمیشان) در این مناطق را به سازوکار تکتونیک و فعالیت گسل های فعال منطقه نسبت داد.

بررسی و پایش میدان جابه جایی ناشی از تغییر شکل های سطح زمین از مطالعات مهم و کاربردی در مباحث مختلف ازجمله زمین شناسی، ژئومورفولوژی، ژئوفیزیکی است که در پیشگیری و رفتارشناسی سوانح طبیعی از قبیل زلزله، فرونشست و زمین-لغزش نقش به سزایی دارد. در این میان فرونشست زمین یکی از پدیده های مخرب ژئومورفولوژیکی است که می تواند خسارت-های جبران ناپذیر مالی و جانی به دنبال داشته باشد و به بسیاری از زیرساخت ها و سازه ها آسیب برساند. به همین سبب با توجه به پیامدهای مخرب این پدیده، مطالعه و بررسی و حتی ارائه مدلی برای تخمین و پیش بینی نرخ فرونشست های آینده برای مناطق مستعد فرونشست ضروری به نظر می رسد. بدین منظور روش های مختلفی برای پایش فرونشست وجود دارد که از میان آن ها تکنیک تداخل سنجی، یکی از تکنیک های مهم و قابل توجه تبدیل شده است. در این پژوهش کوشش بر این است که سری زمانی فرونشست زمین را در دشت کرمانشاه در بازه زمانی 2016(ژوئن)تا2021(ژانویه) با استفاده از36 تصویر ماهواره ای Sentinel-1 و 88 اینترفروگرام حاصل از آن ،با به کارگیری تکنیک تداخل سنجی راداری تحت رویکرد طول خط مبنای کوتاه(SBAS) برآورد شود. نتایج حاصل از تحلیل سری زمانی خط مبنای کوتاه نشان دهنده ی بیشینه10سانتی متر در بخش غربی دشت کرمانشاه می باشد. بررسی ارتباط بین افت سطح آب های زمینی و میزان بیشینه فرونشست در سطح دشت خطی نبودن این رابطه را نشان می دهد. که با بررسی جنس زمین در محدوده مطالعاتی به تاثیر همزمان ضخامت رسوبات ریزدانه و افت سطح آب زیر زمینی در منطقه بیشینه پی برده شد.

فرایندهای تکتونیکی نقش مهمی در شکل گیری و تغییر لندفرم ها دارند، بنابراین توجه به این فرایندها در برنامه-ریزی های مختلف حائز اهمیت است. بعضی از مناطق از جمله زون زاگرس دارای وضعیت تکتونیکی فعالی هستند به همین دلیل توجه به فعالیت های تکتونیکی در این منطقه ضروری است. با توجه به اهمیت موضوع، در این پژوهش به ارزیابی وضعیت تکتونیکی زاگرس استان فارس از محدوده اَوز تا کَرموستج پرداخته شده است. در این تحقیق از تصاویر راداری سنتینل 1، مدل رقومی ارتفاعی 5/12 متر SRTM و تصاویر ماهواره ای به عنوان مهم ترین داده های تحقیق استفاده شده است. مهم ترین ابزارهای مورد استفاده در تحقیق، ArcGIS، GMT و SPSS بوده است. همچنین در این تحقیق از 10 شاخص ژئومورفیک و مدل سری زمانی SBAS استفاده شده است. این تحقیق با توجه به اهداف مورد نظر در دو مرحله انجام شده است که در مرحله اول به ارزیابی وضعیت تکتونیکی منطقه با استفاده از 10 شاخص ژئومورفیک و در مرحله دوم نیز با استفاده از روش سری زمانی SBAS، وضعیت تکتونیکی منطقه ارزیابی شده است. نتایج بررسی وضعیت تکتونیکی زیرحوضه ها منطقه از نظر شاخص IAT نشان داده است که زیرحوضه 4 با میانگین ضریب 5/1 دارای کم ترین میانگین است و از نظر شاخص های مورد استفاده، دارای وضعیت تکتونیکی فعال تری نسبت به سایر زیرحوضه ها است و در مجموع نیز زیرحوضه های منطقه از نظر اکثر شاخص ها دارای وضعیت فعالی هستند. همچنین نتایج حاصله از روش تداخل سنجی راداری نشان داده است که محدوده مطالعاتی در طی سال های 2020 تا 2022 دارای 127 میلی متر بالاآمدگی و 109 میلی متر فرونشست بوده است که میزان بالاآمدگی رخ داده را می توان به عوامل تکتونیکی نسبت داد و بنابراین می توان گفت که صحت شاخص های ژئومورفیک مورد تایید است چراکه بر اساس تصاویر راداری نیز منطقه مورد مطالعه از نظر تکتونیکی دارای وضعیت فعالی است..