利用時序InSAR技術監測廣花盆地地面沉降

喻永平，林 鴻，王會強

(1．廣州市城市規劃勘測設計研究院，廣東 廣州510060;2．中南大學地球科學與信息物理學院雷達遙感研究室，湖南 長沙410083)

一、引 言

近10多年來，廣州及其周邊地區頻繁發生地面沉降、塌陷和裂縫等地質災害，特別是廣花盆地地區是廣州市地面塌陷地質災害發生最為集中、最為嚴重的地區。根據粗略統計，截至2008年底，區內發生地面塌陷313起，直接經濟損失超過1．2億元，而且最近幾年廣花盆地地區金沙洲、大坦沙和白云花都交接的空港新城等發生的地質災害數目仍在不斷快速攀升，需要長期監測廣花盆地的地面沉降。

近些年InSAR憑借著其全天候、大范圍、高空間分辨率和高精度(厘米至毫米級)等優勢，迅速在城市地面沉降方面得到了廣泛應用，并發揮了巨大的應用潛力和不可替代的價值［1］，促使廣州地區的地面沉降概查工作乃至地面沉降精細監測得以有效進行。

本文采用覆蓋相同區域的ENVISAT/ASAR影像和ALOS/PALSAR影像兩種數據，利用SBAS-DIn-SAR技術分別監測廣花盆地的地面沉降情況。

二、研究方法

本文采用小基線集技術(small baseline subsets，SBAS)來反演廣花盆地地區的平均形變速率圖和形變時間序列圖。SBAS-DInSAR技術作為一種先進的InSAR時間序列分析技術，通過設定時空基線閾值選取合適的干涉對來增加時間采樣率，在一定程度上減弱了時間失相干和空間失相干的影響，為In-SAR技術的拓展研究和應用提供了廣闊的空間。SBAS的基本步驟如圖1所示。

三、研究區域和數據

廣花盆地(即廣州-花都盆地)位于廣州市北部，東接白云山、帽峰山，西連佛山市三水區和南海區，南到珠江西航道附近，北靠廣州從化市和清遠市清城區。

圖1

本研究采用17景ENVISAT/ASAR影像和21景ALOS/PALSAR影像，時間跨度分別為2006年10月30日至2009年8月10日和2007年1月8日至2011年1月19日。ASAR數據影像分辨率約為40 m×40 m，PALSAR數據影像分辨率約為24 m×24 m。去除干涉圖中的地形相位部分采用的外部DEM是美國宇航局(NASA)提供的SRTM數據，分辨率為30 m×30 m。

四、沉降監測結果

試驗采用覆蓋研究區域的ASAR和PALSAR兩種不同波段、不同分辨率的數據分別利用SBAS-DIn-SAR技術監測其沉降情況，下面將廣花盆地分成A、B、C等重點沉降區域進行具體分析。

A區，即金沙洲、大坦沙和石井鎮一帶，如圖2所示，沉降速率均大于6 mm/a。考慮到在影像覆蓋時間內，地鐵5、6號地鐵線均處于在建施工階段，所以圖4(a)中局部區域在地鐵施工過程中都出現沉降，沉降速率大于12 mm/a。而圖4(b)中的石井河左側鴉崗南大道、華南快速鴉崗大道一段等同樣也存在小范圍的沉降，其中屬龍湖和鴉崗村附近沉降比較嚴重。

B區，即白云國際機場和龍歸鎮一帶，如圖3所示，沉降速率同樣都大于6 mm/a，圖5(a)中的機場南以東的人和鎮第三中學附近和圖5(b)中的北二環高速以南的卓烈公司一帶以及龍歸地鐵站等小區域沉降速率遠大于12 mm/a。

圖2 A區平均形變速率圖

圖3 B區平均形變速率圖

C區，即花山鎮和芙蓉鎮一帶，如圖4所示。主要沉降區包括圖6(a)中的佳仕達工業園和圖6(b)中的沿風神大道兩側等局部地區中沉降速率略大于12 mm/a。

圖4 C區平均形變速率圖

五、結 論

本文采用覆蓋相同區域的ENVISAT/ASAR影像和ALOS/PALSAR影像兩種數據，利用SBAS-DIn-SAR技術來分別監測廣花盆地的地面沉降情況，ASAR數據和PALSAR數據獲取的結果在形變范圍和形變速率大小方面都存在高度一致性，兩種數據獲取的形變結果相互驗證，準確確定發生地面沉降的范圍和沉降速率大小情況，驗證了InSAR技術監測該地區地面沉降的可靠性。

廣花盆地地區主要的地質災害是地面沉降塌陷，由于該地區是隱伏巖溶的主要分布區，因而巖溶地面塌陷也是該地區發生地面塌陷的主要類型，而地面塌陷的前兆就是地面沉降和地面裂縫，所以利用InSAR技術對其進行長期的地面沉降監測具有重要意義。

［1］ 李珊珊，李志偉，胡俊，等．SBAS-InSAR技術監測青藏高原季節性凍土形變［J］．地球物理學報，2013，56(5):1476-1486．

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