基于时序InSAR技术的武汉大型垃圾填埋场形变监测与分析

李晨程; 江利明; 吴宇轩; 史绪国; 赖振炎; 金源

doi:10.13203/j.whugis20240335

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基于时序InSAR技术的武汉大型垃圾填埋场形变监测与分析

雷达干涉测量 | 更新时间：2026-11-05

- 基于时序InSAR技术的武汉大型垃圾填埋场形变监测与分析
- Monitoring Ground Displacement of Large-Scale Landfills in Wuhan Using Time-Series InSAR Technology
- 武汉大学学报（信息科学版） 2025年50卷第8期页码：1694-1704
- 作者机构：
  
  1.中国科学院精密测量科学与技术创新研究院大地测量与地球动力学国家重点实验室，湖北武汉，430077
  2.中国地质大学(武汉)地理与信息工程学院，湖北武汉，430074
  3.中国科学院大学地球与行星科学学院，北京，100049
- 作者简介：
  
  李晨程，硕士生，主要从事InSAR基础设施监测与数值模拟研究。lichencheng@apm.ac.cn
  江利明，研究员。jlm@apm.ac.cn
- 基金信息：
  
  湖北省自然科学基金创新群体项目(2021CFA028);国家自然科学基金(42174046)
- DOI：10.13203/j.whugis20240335
  中图分类号： P237
- 收稿：2024-09-09，
  
  纸质出版：2025-08-05
- 稿件说明：
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李晨程,江利明,吴宇轩，等.基于时序InSAR技术的武汉大型垃圾填埋场形变监测与分析[J].武汉大学学报（信息科学版）,2025,50(8):1694-1704.

LI Chencheng,JIANG Liming,WU Yuxuan,et al.Monitoring Ground Displacement of Large-Scale Landfills in Wuhan Using Time-Series InSAR Technology[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2025,50(8):1694-1704.
李晨程,江利明,吴宇轩，等.基于时序InSAR技术的武汉大型垃圾填埋场形变监测与分析[J].武汉大学学报（信息科学版）,2025,50(8):1694-1704. DOI：10.13203/j.whugis20240335

LI Chencheng,JIANG Liming,WU Yuxuan,et al.Monitoring Ground Displacement of Large-Scale Landfills in Wuhan Using Time-Series InSAR Technology[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2025,50(8):1694-1704. DOI：10.13203/j.whugis20240335

摘要

随着城市化进程加快，填埋场已成为一种安全经济处理固体废弃物的主要方式，其稳定性监测对于保障城市居民生命财产安全具有重要意义。以湖北省武汉市陈家冲和长山口生活垃圾填埋场为例，基于Sentinel-1两个相邻轨（Path 113和Path 40）合成孔径雷达（synthetic aperture radar，SAR）影像，采用小基线集SAR干涉测量（interferometric SAR，InSAR）技术获取了包含这两个大型垃圾填埋场在内的武汉部分城区2017—2024年间地表形变信息，并利用多通道奇异谱（multichannel singular spectrum analysis， MSSA）方法重建了地表形变和欧洲中期天气预报中心气温降雨的季节性。结果表明，研究区85%的区域相对稳定，Path 113和Path 40的视线向（line of sight，LOS）形变速率范围分别为-55.3~39.6 mm/a、-47.3~22.7 mm/a；长山口填埋场LOS向最大沉降速率（40.0 mm/a）位于边坡区域，陈家冲填埋场LOS向最大沉降速率(55.3 mm/a) 位于中部堆积体区域；垃圾填埋场的沉降主要受垃圾堆体的机械压缩、生化效应、气温和降雨影响，沉降相对于降雨迟滞100 d左右，迟滞相关性为0.76，相对于气温迟滞60 d左右，迟滞相关性为0.93；2019-06-21的暴雨加速了垃圾填埋场的沉降。研究证实，InSAR技术能够有效监测垃圾填埋场地表沉降，可为垃圾填埋场安全管理和环境保护提供技术支撑。

Abstract

Objectives

With the acceleration of urbanization

landfills have become a primary and economically viable solution for the safe disposal of solid waste. The stability monitoring of them is of great significance for ensuring the safety of urban residents' lives and property.

Methods

Taking the Chenjiachong and Changshankou municipal solid waste landfills in Wuhan as examples

based on Sentinel-1 synthetic aperture radar（SAR）images from two adjacent tracks (Path 113 and Path 40)

this paper obtains ground deformation information of two large landfill sites in Wuhan urban areas using small baseline subset interferometry SAR (InSAR) technology

from 2017 to 2024. To further analyze the seasonal

multichannel singular spectrum analysis was used to reconstruct surface deformation and the fifth generation ECMWF atmospheric reanalysis-derived temperature and rainfall patterns.

Results

The results indicate that approximately 85% of the study area remained relatively stable

with line-of-sight (LOS) deformation rates ranging from -55.3 to 39.6 mm/a for Path 113 and -47.3 to 22.7 mm/a for Path 40. The maximum LOS subsidence rate at the Changshankou landfill (40.0 mm/a) was observed in the slope area. While the maximum LOS subsidence rate (55.3 mm/a) was located in the central accumulation area at the Chenjiachong landfill. Subsidence at these landfills is primarily influenced by the mechanical compression of the waste body

biochemical processes

temperature

and rainfall

with a lag of approximately 100 days relative to rainfall (correlation of 0.76) and 60 days relative to temperature (correlation of 0.93). The heavy rainfall on June 21

2019

further accelerated landfill subsidence.

Conclusions

This study confirms that InSAR technology can effectively monitor surface subsidence at landfills

offering technical support for landfill safety management and environmental protection.

关键词

Keywords

references

陈云敏 . 环境土工基本理论及工程应用［J］. 岩土工程学报， 2014 ， 36 （ 1 ）： 1 - 46 .

CHEN Yunmin . A Fundamental Theory of Environmental Geotechnics and Its Application ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2014 ， 36 （ 1 ）： 1 - 46 .

王伟，袁光钰 . 我国的固体废物处理处置现状与发展［J］. 环境科学， 1997 ， 18 （ 2 ）： 87 - 90 .

WANG Wei ， YUAN Guangyu . The Status and Development of Solid Waste Treatment and Disposal in China ［J］. Environmental Science ， 1997 ， 18 （ 2 ）： 87 - 90 .

冯世进，邓英军 . 考虑固体颗粒压缩变形的城市固体废弃物本构模型［J］. 岩石力学与工程学报， 2015 ， 34 （ S2 ）： 4360 - 4365 .

FENG Shijin ， DENG Yingjun . Constitutive Model for Municipal Solid Waste Considering the Deformation of Compressible Solid ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2015 ， 34 （ S2 ）： 4360 - 4365 .

KAMARUDIN S ， OBEID A A A ， TOHIR M Z M . Fire Risk and Health Impact Assessment of a Malaysian Landfill Fire ［J］. PERINTIS eJournal ， 2020 ， 10 （ 2 ）： 68 - 83 .

NANDA S ， BERRUTI F . Municipal Solid Waste Management and Landfilling Technologies： A Review ［J］. Environmental Chemistry Letters ， 2021 ， 19 （ 2 ）： 1433 - 1456 .

MA S J ， ZHOU C B ， PAN J J ， et al . Leachate from Municipal Solid Waste Landfills in a Global Perspective： Characteristics， Influential Factors and Environmental Risks ［J］. Journal of Cleaner Production ， 2022 ， 333 ： 130234 .

QIN X Q ， LIAO M S ， ZHANG L ， et al . Structural Health and Stability Assessment of High-Spe ed Railways via Thermal Dilation Mapping with Time-Series InSAR Analysis ［J］. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing ， 2017 ， 10 （ 6 ）： 2999 - 3010 .

DONG J ， LIAO M S ， XU Q ， et al . Detection and Displacement Characterization of Landslides Using Multi-temporal Satellite SAR Interferometry： A Case Study of Danba County in the Dadu River Basin ［J］. Engineering Geology ， 2018 ， 240 ： 95 - 109 .

能懿菡，韩炳权，刘振江，等 . InSAR 观测揭示的 2024 年新疆乌什 Mw 7.0 地震地表形变及发震断层模型［J］. 武汉大学学报（信息科学版）， 2025 ， 50 （ 2 ）： 368 - 376 .

NAI Yihan ， HAN Bingquan ， LIU Zhenjiang ， et al . Coseismic Surface Displacements and Source Model of the 2024 Mw 7.0 Wushi （Xinjiang， China） Earthquake Revealed by InSAR Observations ［J］. Geomatics and Information Science of Wuhan University ， 2025 ， 50 （ 2 ）： 368 - 376 .

许文斌，罗兴军，朱建军，等 . InSAR火山形变监测与参数反演研究进展［J］. 武汉大学学报（信息科学版）， 2023 ， 48 （ 10 ）： 1632 - 1642 .

XU Wenbin ， LUO Xingjun ， ZHU Jianjun ， et al . Review of Volcano Deformation Monitoring and Modeling with InSAR ［J］. Geomatics and Information Science of Wuhan University ， 2023 ， 48 （ 10 ）： 1632 - 1642 .

JIANG L M ， LIN H . Integrated Analysis of SAR Interferometric and Geological Data for Investigating Long-Term Reclamation Settlement of Chek Lap Kok Airport， Hong Kong ［J］. Engineering Geology ， 2010 ， 110 （ 3/4 ）： 77 - 92 .

SHI X G ， NIU F J ， QU T T ， et al . Stability Analysis of Shiwei-Labudalin Highway in Inner Mongolia， Northeastern China Using Sentinel-1 InSAR ［J］. Cold Regions Science and Technology ， 2022 ， 202 ： 103647 .

ZHANG S ， LÜ Y H ， YANG H B ， et al . Monitoring and Quantitative Human Risk Assessment of Municipal Solid Waste Landfill Using Integrated Satellite–UAV–Ground Survey Approach ［J］. Remote Sensing ， 2021 ， 13 （ 22 ）： 4496 .

BERARDINO P ， FORNARO G ， LANARI R ， et al . A New Algorithm for Surface Deformation Monitoring Based on Small Baseline Differential SAR Interferograms ［J］. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing ， 2002 ， 40 （ 11 ）： 2375 - 2383 .

WALWER D ， CALAIS E ， GHIL M . Data-Adaptive Detection of Transient Deformation in Geodetic Networks ［J］. Journal of Geophysical Research： Solid Earth ， 2016 ， 121 （ 3 ）： 2129 - 2152 .

CHEN Q ， VAN DAM T ， SNEEUW N ， et al . Singular Spectrum Analysis for Modeling Seasonal Signals from GPS Time Series ［J］. Journal of Geodynamics ， 2013 ， 72 ： 25 - 35 .

夏向利，唐和清，杨子陆，等 . 高温微生物菌剂加速垃圾填埋场好氧稳定化进程的研究［J］. 环境工程学报， 2016 ， 10 （ 4 ）： 2003 - 2008 .

XIA Xiangli ， TANG Heqing ， YANG Zilu ， et al . Study on Acceleration of Stabilization of Municipal Solid Waste Landfill by Using Aerobic Microbial Bioreagents ［J］. Chinese Journal of Environmental Engineering ， 2016 ， 10 （ 4 ）： 2003 - 2008 .

邱战洪，何春木，朱兵见，等 . 不同降雨模式下山谷型垃圾填埋场水分运移及其稳定性研究［J］. 岩土力学， 2012 ， 33 （ 10 ）： 3151 - 3155 .

QIU Zhanhong ， HE Chunmu ， ZHU Bingjian ， et al . Investigations of Water Transport in Valley-Type MSW Landfills and Their Stabilities Subjected to Various Rainfall Patterns ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2012 ， 33 （ 10 ）： 3151 - 3155 .

GOLDSTEIN R M ， WERNER C L . Radar Interferogram Filtering for Geophysical Applications ［J］. Geophysical Research Letters ， 1998 ， 25 （ 21 ）： 4035 - 4038 .

COSTANTINI M . A Novel Phase Unwrapping Method Based on Network Programming ［J］. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing ， 1998 ， 36 （ 3 ）： 813 - 821 .

LAY D C ， LAY S R ， McDonald J J . Linear Algebra and Its Applications ［M］. India ： Pearson Education ， 2003 .

GOLUB G H ， VAN LOAN C F . Matrix Computations ［M］. Baltimore ： Johns Hopkins University Press ， 2013 .

潘超 . 2015—2020年武汉市地表形变SBAS-InSAR监测与分析［D］. 北京：中国科学院大学， 2021 .

PAN Chao . Monitoring and Analysis of Surface Deformation in Wuhan from 2015 to 2020 Using SBAS-InSAR ［D］. Beijing ： University of Chinese Academy of Sciences ， 2021 .

REN Y B ， ZHANG Z Y ， HUANG M . A Review on Settlement Models of Municipal Solid Waste Landfills ［J］. Waste Management ， 2022 ， 149 ： 79 - 95 .

薛强，刘磊，梁冰，等 . 垃圾填埋场沉降变形条件下气–水–固耦合动力学模型研究［J］. 岩石力学与工程学报， 2007 ， 26 （ S1 ）： 3473 - 3478 .

XUE Qiang ， LIU Lei ， LIANG Bing ， et al . A Gas-Hydraulic-Solid Coupling Dynamics Model Under Landfill Settlement ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2007 ， 26 （ S1 ）： 3473 - 3478 .

BAZIENE K ， VASAREVICIUS S ， BALTRENAS P ， et al . Influence of Total Precipitation and Air Temperature on the Composition of Municipal Landfill Leachate ［J］. Environmental Engineering and Management Journal ， 2013 ， 12 （ 1 ）： 175 - 182 .

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