پردازش‌خودکار بر مبنای فن تداخل‌سنجی با پراکنشگرهای دائمی جهت پایش فرونشست (مطالعۀ موردی: آبخوان هرات و مروست)

پیشینه و هدف یکی از مسائلی که در اثر برداشت آب زیرزمینی اتفاق می افتد نشست زمین (land subsidence) است. این وضعیت اکنون در بسیاری از نقاط خشک و نیمه خشک ایران و بویژه استان یزد گزارش شده است. به علاوه، در دهه های اخیر توسعه ناهمگن اراضی کشاورزی و استخراج بی رویه از آب های زیرزمینی مخازن آبخوان های هرات و مروست در استان یزد باعث بروز پدید فرونشست زمین در پیرامون اراضی کشاورزی شده است. بالا آمدن جداره فلزی میله چاه های عمیق، شکاف های افقی بر روی سطح زمین به طور مستقیم نشان دهنده میزان فرونشینی سطح است. تشخیص و نمایان سازی نواحی که به دلیل خطرپذیری و به مخاطره انداختن زندگی، مستعد فرونشست هستند ضروری است..از سوی دیگر باید توجه داشته باشیم که تاثیرات فرونشست ممکن است به وسیله دیگر فعالیت های طبیعی در ناحیه همچون فعالیت های آتشفشانی، زمین لرزه ها و زمین لغزش ها تسریع شود و با توجه به لرزه خیز بودن مناطق زیادی از کشور ما توجه به این پدیده اهمیت ویژه ای دارد. امروزه یکی از دقیق ترین و کم هزینه ترین روش ها برای شناسایی حرکات سطح زمین، فن تداخل سنجی راداری است. این روش با مقایسه فازهای دو تصویر راداری که از یک منطقه در دو زمان متفاوت اخذ شده اند، قادر به تعیین تغییرات سطح زمین با دقت و توان تفکیک مکانی در حد سانتی متر و حتی میلی متر در آن بازهی زمانی خواهد بود. در این مقاله ما برای نخستین بار با استفاده از تصاویر ماهواره ای سنتینل-1 و نرم افزارهای منبع باز سعی در پایش وجود فرونشست زمین در آبخوان های هرات و مروست نمودیم. در این تحقیق، سعی داریم با به به کارگیری داده های سری زمانی حس گر سنتینل-1 که تاکنون در مطالعه فرونشست مناطق موردمطالعه استفاده نشده است به اهداف زیر دست یابیم. هدف پژوهش حاضر، اجرا کردن فن تداخل سنجی با پراکنش کننده های دائمی با استفاده از پکیج یکپارچه snap2stamps است. هدف دیگر می توان به برآورد نرخ فرونشست با پردازش مجموعه ای از تصاویر سنجنده سنتینل-1 در بازه زمانی 20/02/2017 تا 10/02/2019، تقریباً دوساله سری زمانی است. و هدف آخر بررسی پتانسیل دادۀ این حس گر در تحلیل سری زمانی و پایش تغییرات حاصل از فرونشست زمین بود.مواد و روش ها آبخوان هرات و مروست درواقع مناطق موردمطالعه در این تحقیق شامل، آبخوان هرات و مروست واقع در استان یزد می باشند. آبخوان هرات و مروست ازنظر زمین شناسی بخشی از زون های زاگرس (افیولیت، رادیولاریت) و سنندج- سیرجان هستند. مناطق مورد مطالعه موجود در حوضۀ درجه 2 آبریز کویر ابرقو و سیرجان با کد 44 و مساحتی برابر با 57125.3 کیلومترمربع واقع شده است. در این پژوهش تعداد 24 داده مربوط به سنجنده سنتینل-1، در سطح تصویر مختلط تک منظر، گذر بالا، قطبش vv و شماره قطعه 93 مربوط به بازه زمانی تقریباً دوساله را در هر دو منطقه موردمطالعه مورد پردازش قرار گرفت. به طورکلی، قسمت اعظم پروسه پردازش و تحلیل سری زمانی تداخل سنجی با پراکنش کننده های دائمی (psi) در این مقاله توسط دو نرم افزار متن باز اسنپ و استمپس صورت گرفت گرفت. درنهایت، برای خودکار نمودن مراحل تداخل سنجی از نوع تک مرجع، از مجموعه ای کد نوشته به زبان برنامه نویسی پایتون به نام snap2stamps که به خوبی بر اساس گراف های نرم افزار اسنپ طراحی شده است، استفاده شد.نتایج و بحث یکی از نتایج پردازش تداخل سنجی به اساس الگوریتم خودکار snap2stamps در این پژوهش، تولید تداخل نگاشت که فاز توپوگرافی از روی آن ها حذف شده است، بود. از دیگر نتایج شاخص پراکندگی انحراف استاندارد برای نقشه متوسط جابجایی، هر دو آبخوان هرات و مروست به ترتیب برابر با 4.19 و 3.65 میلی متر در سال بود. همچنین از نتایج اصلی در این پژوهش برآورد نقشه متوسط جابجایی، آبخوان هرات بین -40.33 تا 11.46 میلی متر در سال و برای آبخوان مروست بین -39.79 تا 10.63 میلی متر در سال در راستای دید ماهواره در طول بازه زمانی موردمطالعه (2017 تا 2019) به دست آمد. بدین منظور ناحیه های به صورت تصادفی و ناحیه های نیز بر اساس شواهد میدانی فرونشست در هر دو محدوده مطالعاتی انتخاب شدند نواحی مربوط به آبخوان هرات شامل، 1) قنات سفید و 2) شمال چشمه علی و 3) شهر هرات و نواحی 4) قنات شوشوران 5) چاه حاجی آباد ناصری و 6) شهر مروست، مربوط به آبخوان مروست را می توان نام برد.

automated processing based on interferometer technique with permanent dispersers for subsidence monitoring (case study of herat and marvast aquifers)

background and objective one of the issues that occur due to groundwater abstraction is land subsidence. this situation is now reported in many arid and semi-arid regions of iran, especially in yazd province. in addition, in recent decades, heterogeneous development of agricultural lands and uncontrolled extraction of groundwater from the reservoirs of herat and marvast aquifers in yazd province have caused the occurrence of land subsidence around agricultural lands. the rising metal wall of deep wells and the horizontal cracks on the ground directly indicate the degree of subsidence. it is necessary to identify and identify areas that are prone to subsidence due to the risk and danger to life. on the other hand, we must note that the effects of subsidence may be accelerated by other natural activities in the area such as volcanic activity, earthquakes and landslides, and due to the seismicity of many areas of our country, attention to this phenomenon is of particular importance. today, one of the most accurate and cost-effective methods for detecting ground surface movements is the radar interference technique. by comparing the phases of two radar images taken from the same area at two different times, this method will be able to determine changes in the earth's surface with accuracy and spatial resolution in centimetres and even millimetres in that time interval. in this article, for the first time, we tried to monitor the subsidence of land subsidence in herat and marva's aquifers by using sentinel-1 satellite images and open source software. in this research, we try to achieve the following goals by using the time series data of the sentinel-1 sensor, which has not been used in the study of subsidence of the studied areas. the aim of this study is to implement the technique of interferometry with permanent distributors using the integrated snap2stamps package. another goal can be to estimate the subsidence rate by processing a set of sentinel-1 sensor images in the period 20/02/2017 to 10/02/2019, approximately two years of time series. the ultimate goal was to investigate the data potential of this sensor in time series analysis and monitoring of changes due to land subsidence.materials and methods herat and marvast aquifers, in fact, the study areas in this study include herat and marvast aquifers located in yazd province. herat and marvast aquifers are geologically part of the zagros (ophiolite, radiolarite) and sanandaj-sirjan zones. the study areas are located in the 2nd-degree catchment area of abargoo and sirjan deserts with code 44 and an area equal to 57125 square kilometres. in this study, 24 data related to sentinel-1 sensor were processed in one-dimensional mixed image level, high pass, vv polarization and segment number 93 related over a period of approximately two years in both study areas. in general, most of the process of processing and analyzing the time series of interferometers with permanent distributors (psi) in this paper was done by two open source software, snap and stamps. finally, to automate the single-reference interferometry steps, a set of code written in the python programming language called snap2stamps was used, which is well designed based on the graphs of the snap software.results and discussion one of the results of interferometric processing based on the innovative snap2stamps algorithm in this research was the production of interference maps from which the topographic phase has been omitted.