نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• کورش شیرانی ¹
• مهرداد پسندی ²

¹ عضو هیات علمی پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری

² Universityof Isfahan

چکیده

فرونشست زمین یکی از مخاطرات زمین‌شناسی، تأثیرات گسترده‌ای بر زیرساخت‌ها، کشاورزی و محیط‌زیست دارد. این مطالعه با هدف ارزیابی و پهنه‌بندی خطر فرونشست زمین در برخی از مهم‌ترین حوضه‌های آبریز استان اصفهان، شامل اصفهان-برخوار، نجف‌آباد، مهیار شمالی، مهیار جنوبی و کوهپایه-سجزی، با استفاده از داده‌های صعودی، نزولی و ترکیبی (صعودی-نزولی) ماهواره Sentinel-1 و تکنیک PSInSAR انجام شده است. در این مطالعه، داده‌های Sentinel-1 مربوط به دوره زمانی 1393 (2014) تا 1402 (2023) مورد استفاده قرار گرفته است. این داده‌ها شامل تصاویر صعودی و نزولی این ماهواره می‌باشد که ترکیب آن‌ها به حذف ابهامات ناشی از جهت جابجایی کمک می‌نماید.در ابتدا، پردازش اولیه داده‌ها انجام گردیده که شامل هم‌ثبت‌سازی تصاویر به‌منظور تطابق دقیق پیکسل‌ها و تولید تداخل‌نگارها برای استخراج تغییرات فاز می‌باشد. سپس شناسایی پراکنده‌سازهای ماندگار (PS) صورت گرفته است که در این مرحله، نقاطی با بازتاب پایدار رادار با استفاده از شاخص پراکندگی دامنه (ADI) و تحلیل پایداری فاز شناسایی شده‌اند. در گام بعد، تصحیح خطاهای جوی و مداری با استفاده از مدل‌های آماری و روش‌های وارون‌سازی انجام شده تا اثرات جوی و خطاهای مداری حذف گردند. سپس به توسط تحلیل سری زمانی تغییرات زمین، جابجایی در طول زمان محاسبه گردیده و داده‌ها به مختصات جغرافیایی تبدیل شده‌اند. در ادامه، داده‌های به‌دست‌آمده با داده‌های زمینی و سایر منابع مستقل مقایسه شده تا دقت و قابلیت اعتماد نتایج اعتبارسنجی شود. نهایتاً نقشه‌های پهنه‌بندی شامل نقشه‌های فرونشست تجمعی، نرخ سالیانه فرونشست و پهنه‌های خطر وقوع این پدیده تهیه شده‌اند. نتایج نشان می‌دهد که فرونشست زمین در منطقه مورد مطالعه از مقدار ناچیز تا 55 سانتی‌متر در بازه 9 ساله مورد بررسی متغیر می‌باشد. نرخ سالیانه فرونشست در مناطقی از حوضه‌های اصفهان-برخوار و مهیار جنوبی به 6 سانتی‌متر در سال رسیده است. ترکیب داده‌های صعودی و نزولی علاوه بر کمک به کاهش خطاها، امکان تفکیک جابجایی‌های عمودی و افقی زمین را نیز فراهم ساخته است. بیشترین فرونشست تجمعی در مناطق شهری و کشاورزی حوضه اصفهان-برخوار و همچنین در محدوده رسوبات رسی در حوضه مهیار جنوبی مشاهده می‌شود. پهنه‌بندی خطر نشان می‌دهد که حوضه‌های اصفهان-برخوار و مهیار جنوبی دارای بیشترین مساحت پهنه‌های با خطر بسیار زیاد هستند. در سایر حوضه‌ها، مناطق با خطر متوسط و کم غالب می‌باشند. نقشه‌های پهنه‌بندی، ارتباط مستقیمی را بین بیشترین میزان فرونشست و کاربری اراضی (مانند مناطق شهری و کشاورزی) و همچنین ویژگی‌های زمین‌شناسی (رسوبات رسی و کلوت‌ها) نشان می‌دهند. پژوهش‌های آینده باید بر پایش مداوم و توسعه مدل‌های پیش‌بینی فرونشست برای مقابله مؤثر با این پدیده متمرکز شوند.

کلیدواژه‌ها

• فرونشست
• تداخل‌سنجی راداری PSInSAR
• داده‌های صعودی و نزولی
• Sentinel-

عنوان مقاله [English]

Land subsidence hazard assessment and zoning in watersheds of Isfahan province using persistent scatterers artificial aperture radar interferometry (PSInSAR)

نویسندگان [English]

• kourosh shirani ¹
• Mehrdad Pasandi ²

¹ scientific staff, Soil conservation and water management institute

² Geology department, University of Isfahan

چکیده [English]

In this study the Sentinel-1 satellite data (ascending, descending, and combined modes) and PSInSAR technique were utilized to assess and map land subsidence risk in major watersheds of Isfahan Province, including Isfahan-Borkhar, Najafabad, Northern Mahyar, Southern Mahyar, and Kuhpayeh-Sejzi. The Sentinel-1 radar data (2014 to 2023) were used, including ascending and descending imagery, to resolve displacement ambiguities caused by directional movement. Initial data processing involved co-registration of radar images to align pixels accurately and generate interferograms for phase change extraction. Persistent scatterers (PS) were identified using the Amplitude Dispersion Index (ADI) and phase stability analysis. Atmospheric and orbital errors were corrected using statistical models and inversion techniques to eliminate biases. Temporal analysis of ground displacement was conducted to calculate deformation trends, with data georeferenced for spatial interpretation. Validation was carried out by comparing results with ground-based data and independent sources. Final outputs included cumulative subsidence maps, annual subsidence rates, and risk zoning maps highlighting areas prone to land subsidence. The findings reveal that subsidence in the study area ranged from negligible to 55 cm over the nine-year observation period. Annual subsidence rates in parts of the Isfahan-Borkhar and Southern Mahyar watersheds reached 60 mm per year. Combining ascending and descending data improved accuracy and enabled the separation of vertical and horizontal displacement components. The highest cumulative subsidence was observed in urban and agricultural zones of Isfahan-Borkhar and in clayey sediment areas within Southern Mahyar. Hazard zoning maps indicate that Isfahan-Borkhar and Southern Mahyar watersheds have the largest areas classified as high-risk. Other watersheds predominantly exhibit moderate to low-hazard zones. The maps demonstrate a strong correlation between severe subsidence and land use (urban and agricultural areas) as well as geological features. Future research should focus on continuous monitoring and the development of predictive subsidence models to address this issue effectively.

کلیدواژه‌ها [English]

• Subsidence
• PSInSAR Radar Interferometry
• Ascending and Descending Data
• Sentinel-1