Analysis of Subsidence Status in Hamedan Urban Area using Radar and Satellite Images

Document Type : Subsidence as a global challenge: Crisis management or management crisis

Authors

• Hamid Ganjaeian ¹
• Maesomeh Asadi ²
• Fatemeh Menbari ³
• Atrin Ebrahimi ⁴

¹ PhD in Geomorphology, Tehran University, Tehran, Iran

² PhD in Geomorphology, Faculty Member of Payame Noor University, Tehran, Iran

³ PhD Candidate in Geomorphology, Razi University, Kermanshah, Iran

⁴ PhD Candidate in Geomorphology, Tabriz University, Tabriz, Iran

10.22067/geoeh.2022.76383.1217

Abstract

The risk of subsidence in recent years has posed serious challenges to many cities, including cities in arid and semi-arid regions of Iran. Hamedan is one of the cities that are exposed to this risk and for this reason, this study evaluated the subsidence in the city. The data included Sentinel 1 radar images, Landsat satellite images, 30 m SRTM digital model and groundwater data. Tools also included ArcGIS, GMT, and ENVI. In the first stage, land use maps of the region for the period 1991-2020 were prepared and analyzed. In the second stage, the situation of groundwater depletion in the study area was explored, and in the third stage, using radar images and SBAS time series method, the amount of subsidence in the area over a three-year period (2017 to 2020) was calculated. The results showed that the urban area and suburbs of Hamedan annually experience one meter drop in water resources and 0.7 Square kilometers of physical development. Moreover, the subsidence rate of this area during the three-year period was between 6 to 98 mm. According to the final map, the rate in western areas of Hamadan was between 60 to 98 mm, in central areas was between 30 to 60 mm, and in a big part the city subsidence is 6 to 30 mm from its eastern regions. Considering that the highest rate of physical development of Hamedan city in recent years has been in the western suburbs of the city, it can be said that the physical development along with the decline of groundwater resources are the main factors of subsidence in this city.

Graphical Abstract

Keywords

• Subsidence
• Sentinel 1
• SBAS
• Hamedan

20.1001.1.23221682.1401.11.4.9.7

---

References

ابراهیمی، عطرین؛ قاسمی، افشان؛ گنجائیان، حمید؛ 1399. پایش میزان فرونشست محدوده شهری پاکدشت با استفاده از روش تداخل سنجی راداری. مجله جغرافیا و روابط انسانی. دوره 2. شماره 4. صص 41-29.

https://dorl.net/dor/20.1001.1.26453851.1399.2.4.3.1  

اسدی، معصومه؛ گنجائیان، حمید؛ جاودانی، مهناز؛ قادری­حسب، مهدیه؛ 1400. ارزیابی ارتباط بین عوامل طبیعی و میزان فرونشست در دشت ایوانکی با استفاده از تصاویر راداری. مجله هیدروژئولوژی. سال 6. شماره 1. صص 22-13.                                                          https://doi.org/10.22034/HYDRO.2021.13016

آمیغ­پی، معصومه؛ عربی، سیاوش؛ طالبی، علی؛ 1388. بررسی فرونشست یزد با استفاده از روش تداخل سنجی راداری و ترازیابی دقیق. مجله علوم زمین. سال ۲۰. شماره 77. صص 164-157.

https://doi.org/10.22071/gsj.2010.55368

بابایی، سیدساسان؛ خزایی، صفا؛ قاصرمبارکه، فروزان؛ ۱۳۹۶. پردازش سری زمانی تداخل سنجی تصاویر راداری COSMO-SkyMed به‌منظور محاسبه نرخ فرونشست در محدوده سازه­های زمینی و زیرزمینی در شهر تهران. نشریه علوم و فنون نقشه‌برداری. دوره ۷. شماره ۱. صص ۶۷-55.

 http://jgst.issge.ir/article-1-482-fa.html

خرمی، محمد؛ 1396. تخمین فرونشست مشهد با استفاده از تکنیک تداخل سنجی راداری و ارزیابی آن با توجه به مشخصات ژئوتکنیکی. پایان­نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه فردوسی. دانشکده مهندسی.

سازمان هواشناسی استان همدان؛ 1399. اطلاعات آماری مربوط به عناصر اقلیمی ایستگاه سینوپتیک همدان. http://www.sinamet.ir/indexdesktop.asp                                                                            

شریفی­کیا، محمد؛ 1391. تعیین میزان فرونشست زمین به کمک روش تداخل سنجی راداری (D-InSAR) در دشت نوق-بهرمان. مجله برنامه­ریزی و آمایش فضا. دوره 16. شماره 3. صص ۷۷-.55

https://www.sid.ir/paper/171911/fa

صالحی متعهد، فهیمه: حافظی مقدس، ناصر؛ لشکری پور، غلامرضا؛ دهقانی، مریم؛ ۱۳۹۸. ارزیابی فرونشست زمین به کمک تلفیق روش تداخل سنجی راداری و اندازه‌گیری‌های میدانی و مطالعه دلایل و اثرات آن بر شهر مشهد. نشریه زمین­شناسی مهندسی. سال ۱۳. شماره ۳. صص 462-435.

https://jeg.khu.ac.ir/browse.php?a_id=2686&sid=1&slc_lang=fa&ftxt=0   

صفاری، امیر؛ جعفری، فرهاد؛ 1395. سنجش مقدار و پهنه­بندی خطر فرونشست زمین با استفاده از روش تداخل سنجی راداری (مطالعه موردی: دشت کرج –شهریار). فصلنامه علمی ـ پژوهشی و بین-المللی انجمن جغرافیای ایران. سال 4. شماره 48. صص ۱۸۸-.۱۷۵.                                         https://www.sid.ir/paper/150233/fa

گنجائیان، حمید؛ ۱۳۹۹. مخاطرات ژئومورفولوژیک مناطق شهری.‌ روش­های مطالعه و راهکارهای کنترل آن. انتشارات انتخاب. ۱۴۴ صفحه.https://www.gisoom.com/book/11628118                                           

مرکز آمار کشور؛ 1395. گزارش اطلاعات جمعیتی استان همدان.https://www.amar.org.ir/                       

مقصودی، یاسر؛ امانی، رضا؛ احمدی، حسن؛ ۱۳۹۸. بررسی رفتار فرونشست زمین در منطقه غرب تهران با استفاده از تصاویر سنجنده سنتینل ۱ و تکنیک تداخل­سنجی راداری مبتنی بر پراکنش­گرهای دائمی. مجله تحقیقات منابع آب ایران، سال ۱۵. شماره ۱. صص ۳۱۳-۲۹۹.                        http://www.iwrr.ir/article_80494.html

نصیری، علیرضا؛ شریفیان عطار، رضا؛ 1398. کاربرد تداخل­سنجی رادار در مطالعه فرونشست، انتشارات مهر جالینوس، 294 صفحه.https://ketab.ir/book/e8eab4a3-5f96-476b-93d7-2d88644ba992                    

 

Abir, I. A., Khan, S.D., Ghulam, A., Tariq, S., Shah, M.T. 2015. Active tectonics of western Potwar Plateau–Salt Range, northern Pakistan from InSAR observations and seismic imaging. Remote Sensing of Environment, 168: 265-275. https:// doi.org/ 10.1016/ j.rse.2015.07.011

Aimaiti, Y.; Yamazaki, F.; Liu, W. 2018. Multi-Sensor InSAR Analysis of Progressive Land Subsidence over the Coastal City of Urayasu, Japan. Remote Sens, 10 (8). https://doi.org/10.3390/rs10081304

Bozzano, F., Esposito, C., Franchi, S., Mazzanti, P., Perissin, D., Rocca, A. 2015. Understanding the subsidence process of a quaternary plain by combining geological and hydrogeological modelling with satellite InSAR data: the acque albule plain case study. Remote Sensing of Environment. 168: 219–238. https://doi.org/10.1016/j.rse.2015.07.010

Bracegirdle, A., Mair, R., Hand Talor. N. 1993. Sub surface settlement profiles above Tunnels in clay, Geo technique journal, 43 (2): 315-320. https://doi.org/10.1680/geot.1993.43.2.315

Chen.C., Wang.C., Chen Kuo. L. 2010. Correlation between groundwater level and variations in land subsidence area of the Choshuichi Alluvial Fan. Taiwan. Engineering Geology, 115 (2): 122–131. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2010.05.011

Dinh Ho. T. M., Le. V. T., Thuy. L. T. 2015. Mapping Ground Subsidence Phenomena in Ho Chi Minh City through the Radar Interferometry Technique Using ALOS PALSAR Data, Remote Sensing, 7 (7): 8543-8562. https://doi.org/10.3390/rs70708543

Hanssen, R. F. 2001. Radar Interferometry: Data Interpretation and Error Analysis. Dordrecht. Kluwer Academic Publishers. https://doi.org/10.1007/0-306-47633-9

Ho, D. T. D., Tran, C. Q., Nguyen, A. D. and Le, T. T.  2016. Measuring ground subsidence in Hanoi city by radar interferometry. Science and Technology Development Journal, 19 (2): 122-129. https://doi.org/10.32508/stdj.v19i2.676

Huanyin, Y., Hanssen, R., Leijen, F. 2005. Marinkovicand, Land Subsidence Monitoring in City Area by Time Series Interferometric SAR Data, National Natural Science Foundation of China. KGW Project Report. https://www.academia.edu/15197645

Nguyen Hao, Q., Takewaka, S. 2019. Detection of Land Subsidence in Nam Dinh Coast by Dinsar Analyses, International Conference on Asian and Pacific Coasts, pp: 1287-1294. https://doi.org/10.1007/978-981-15-0291-0_175.

Zhao, Q., Ma. G., Wang. Q., Yang. T., Liu, M., Gao, W., Falabella, F., Mastro, P., Pepe, A. 2019. Generation of long-term InSAR ground displacement time-series through a novel multi-sensor data merging technique: The case study of the Shanghai coastal area, ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, V 154: 10-27 https:// doi.org/ 10.1016/ j. isprsjprs. 2019.05.005