佛山地铁塌陷InSAR时序监测及机理分析*

张 严 朱 武② 赵超英② 韩炳权

(①长安大学，地质工程与测绘学院， 西安 710054， 中国) (②地理信息工程国家重点实验室， 西安 710054， 中国)

0 引 言

地面塌陷是指在人为因素或者自然因素的作用下，地表岩、土体向下陷落，并形成塌陷坑或塌陷洞的地质现象(王明伟等， 2008)。地面塌陷形成的前提是地表下空洞的存在，而空洞通常是由自然岩溶现象或人类挖掘造成的(Buttrick et al.， 2011)，当然也存在一些诱发因素，如加载、地震、人为振动等(Nisio et al.， 2007； Parise， 2012)。地面塌陷是突发性的地质灾害(Gutiérrez et al.， 2008)，特别是在城市地区，可能造成严重的经济损失，甚至危及生命安全。因此，城市地面塌陷的监测和早期预警构成了重要的研究课题。

图 1 研究区及Sentinel-1A数据覆盖范围示意图Fig. 1 Schematic diagram of the research area and Sentinel-1A data coverage area

在塌陷形成之前，经常会出现地表下沉、裂缝等异常现象，可以利用这一特征来对潜在地面塌陷进行早期预警(Chang et al.， 2014)。传统基于离散点的地表形变监测方法，不仅需要耗费大量的人力、物力，而且当监测大范围区域时效率较低(陈永奇， 1988； Galloway et al.， 1999)。而近年来发展起来的合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar， InSAR)技术，由于其具有空间分辨率高、覆盖范围大、全天时、全天候等优点(Bamler et al.， 1998； 兰恒星等， 2019)，被广泛用于监测地面塌陷前的信号特征(Baer et al.， 2002； Closson et al.， 2003， 2005； Nof et al.， 2013； Vaccari et al.， 2013； Jones et al.， 2014， 2015； Kim et al.， 2016)，特别是在城市地区，具有成本低、效益高和较强的可行性(Intrieri et al.， 2015； Theron et al.， 2016)。

针对2018年2月7日发生的佛山市地铁2号线塌陷事故，Alex et al.(2018)利用PSI(Persistent Scatterer InSAR)技术对覆盖广州和佛山地区2011-05～2017-01期间的COSMO-SkyMed数据进行处理，监测了该地区相应时间段的地表变化，并对塌陷的形成原因进行了分析。刘琦等(2019)利用PS-InSAR技术对覆盖佛山市2015-06～2018-09期间的Sentinel-1数据进行处理，获得了研究区相应时间段内的地表形变结果，发现事故段地铁沿线有明显的形变信息，并猜测该路段地面沉降的重要原因是地铁施工。……