【摘 要】
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近年来,随着我国经济的快速发展,城市化进程不断加快,但是城市中的地表沉降严重制约着城市发展的脚步,因此对城市地表进行长时间序列的形变监测迫在眉睫。传统的监测方法费时费力,且监测范围受限、效率低下不能满足现阶段对城市地表监测的需求。InSAR技术由于其全天候、覆盖面广和高效等优点已成为城市地表监测的重要方法之一。随着InSAR技术的进一步发展,雷达差分干涉测量（DInSAR）技术可以有效监测地面的形
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近年来,随着我国经济的快速发展,城市化进程不断加快,但是城市中的地表沉降严重制约着城市发展的脚步,因此对城市地表进行长时间序列的形变监测迫在眉睫。传统的监测方法费时费力,且监测范围受限、效率低下不能满足现阶段对城市地表监测的需求。InSAR技术由于其全天候、覆盖面广和高效等优点已成为城市地表监测的重要方法之一。随着InSAR技术的进一步发展,雷达差分干涉测量（DInSAR）技术可以有效监测地面的形变信息,但其缺陷为难以解决失相干和大气延迟所带来的误差影响,而SBAS-InSAR和PS-InSAR技术能很好地克服上述的缺陷,因此被广泛应用于山体滑坡、采矿区塌陷、城市地面等领域的沉降监测。黄土高原典型河谷型城市—兰州市因其特殊地形限制,高楼林立,外加地铁线路的建设与投运,城区及其周边塌陷频发,是地质灾害多发的主要省会城市之一。本文以兰州市主城区为研究对象,以2017年3月至2020年11月的45景Sentinel-1A影像为数据源,利用PS-InSAR和SBAS-InSAR方法提取了城区地面平均形变速率和地面累计沉降量,并对引起沉降的原因进行了深入分析,主要研究结论如下:（1）兰州市的沉降主要分布在城市的周边城郊区域,城区范围内监测点的累计沉降量较小。通过综述InSAR的沉降监测基本原理,重点探究PS-InSAR和SBAS-InSAR的技术原理及其特点的基础上,基于Sentinel-1A时间序列数据,用PS和SBAS方法提取兰州市2017-2020年4年间的形变信息。其中利用PS提取的兰州市的最大累计沉降量为83.04mm,最大的年均形变速率为-24.12mm/year;基于SBAS提取的兰州市最大累计沉降量为79.09mm,最大的年均形变速率为-22.64mm/year。基于8个相同经纬度的采样点进行精度验证,进一步探究了两种监测方式的差异性,根据验证结果可知,两种时序监测方法从沉降的位置、范围均具有较高的一致性。（2）为进一步探究沉降点与各地理因子间的关系,以主城区PS-InSAR提取的沉降点信息为基础,分别选取了地层结构,地层交界线,坡度,坡向,高程,河流6个地理因子以及道路施工,高层建筑,棚户区与郊区3个人类活动因子,将沉降点与各因子叠加统计分析。发现在地层结构中,主要的沉降点分布在上更新统风积层中;从地层交接带来看,沉降点主要分布在距离地层交接带1000m范围内;以坡度为研究对象时,沉降点主要分布在0～16°坡度范围内;就地表高程来看,沉降点主要分布在1557～1878m高程范围内,以河流为研究对象时,沉降点主要分布于河流两侧600m的范围内。在人类活动的干扰中,以城市道路来分析,沉降点主要分布在道路两侧300m范围内;与城区的高层建筑叠加分析,沉降点分布占到研究区总沉降点的11.61%;将沉降点与城市周边的郊区和城中村叠加统计,其作用范围内的沉降点占到兰州市总沉降点的43.15%。根据提取的形变信息,兰州市主要分为7个沉降区,其中杏胡台村的最大累计沉降量为67.38mm;大柴坪东侧的动车停靠站最大累计沉降量为42.52mm;华林山南侧坡面最大累计沉降量为78.24mm;榆中县和平镇的最大累计沉降量为78.41mm;东岗附近最大累计沉降量为77.46mm;白道坪村最大累计沉降量为77.52mm;兰州北车站附近最大累计沉降量为46.17mm。经进一步实地调查研究发现这些沉降区域主要分布在兰州市的周边城郊以及特殊的地形上。（3）选取兰州市城关区白道坪村的特征沉降区域为研究对象,根据提取的形变信息发现该区域最大的累计沉降量达到77.52mm,沉降速率达到了-22.65mm/year。通过谷歌影像以及实地调查发现,这些区域引起地表沉降的主要原因是人类的活动扰动,例如高层建筑施工、老旧棚户区改造施工等。（4）将监测的沉降点与兰州市地铁线路沿线100m缓冲区进行空间叠加,经过统计分析可知,兰州市地铁沿线的沉降位置主要位于城关区部分路段,累计沉降量最大的位置主要位于一、二号线交汇处的五里埔站和东方红广场站,最大的累计沉降量达到了66.76mm。
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