张家口是京津冀协同发展国家战略的重要组成部分,该地区有着得天独厚的地理条件和丰富多样的矿产资源。张家口地区还位于张家口-渤海断裂带和山西地震带的交汇地带,地质构造背景非常复杂,地震多发。开展张家口地区高精度、多尺度地表形变监测研究具有重要的现实和科学意义。合成孔径雷达干涉(InSAR)技术因其全天时、全天候、覆盖范围广等优点已成为一种新的测量手段。常规差分InSAR(D-InSAR)技术的监测精度容易受到系统热噪声、时空失相干、大气延迟等误差因素影响,为了克服这些误差,最近几年发展了多种时序InSAR技术,并在地表形变和地质灾害监测等领域得到广泛应用。本文针对InSAR技术在张家口地区的监测应用不足的问题,采用多种InSAR监测技术对该地区进行大范围、高精度地表形变监测,重点分析了城市地面沉降、构造断裂活动和采矿沉陷等多种不同尺度地表形变的特征,研究结果可为张家口地区地质灾害监测和绿色生态发展提供数据资料。本文的研究内容和取得成果如下:(1)系统分析了InSAR形变监测的基本技术原理,对近二十年提出的多种时序InSAR技术进行了梳理,归纳各自方法的技术特点及应用范围;研究了多种影响InSAR形变监测精度的误差因素并给出常用的削弱和去除办法。(2)调查了张家口-渤海断裂带的地质构造背景和区域内的自然地理环境,采用InSAR技术对处于断裂带区的北京和张家口两个地区分别进行了不同尺度的地表形变监测与研究。其中,北京地区重点研究了北京盆地东部沉降区的时空演化特征和北京首都国际机场不均匀沉降导致的地裂缝灾害,结果显示北京盆地东部沉降区的最大年形变速率超过-120 mm/year,机场跑道两端的差异性形变速率达38 mm/year;张家口地区重点研究了区域内多条构造断裂的活动特性和崇礼周边山区的地表稳定性,结果显示张家口地区的断裂活动特征不明显,崇礼冬奥会比赛场馆所在区域的地表稳定性良好,周边局部区域因山体破坏具有滑坡等潜在地质灾害风险。(3)以张家口蔚县矿区为研究对象,采用D-InSAR技术获取了整个矿区地面沉陷的分布状况,采用小基线集(SBAS)技术得到采矿沉降漏斗的形变时间序列,结合跨沉降漏斗形变剖线的分析,研究了具有空间尺度小、形变量级大特征的采矿类地表形变的时空演化过程;由于InSAR监测结果是地表形变在视线方向(LOS)的投影,针对其无法反映真实地表变形特征,推导了融合多个轨道SAR影像的二维时序形变估计模型,利用覆盖矿区的升降轨Sentinel-1A/B数据成功获取了该矿区麦子坡沉陷区的垂直向和东西向的二维形变时间序列,为采矿形变的精细化研究提供数据支持;采用弹性半空间矩形位错模型对麦子坡沉陷区的形变机理进行反演。该研究结果揭示了真实的采矿形变规律,也为沉陷区生态环境治理和煤矿安全生产提供数据参考。