近日，土耳其媒体曝光了科尼亚省数百个巨型“天坑”的诡异图片。据报道，由于地质因素和地下水的减少，konya地区地面沉降频繁发生。早在2018年，该地区就出现了许多巨型天坑，引起了公众的关注。

事实上，地面沉降是包括中国在内的世界上常见的地质灾害。地面沉降灾害的发生不仅会给人们的生产生活带来影响和经济损失，还会直接影响到灾区的生态文明建设和可持续发展。

R&D团队和合作伙伴对连云港填海造地进行了调查

那么，地面沉降能快速准确监测吗？答案是肯定的。中国测绘科学研究院利用卫星合成孔径雷达干涉测量技术，自主研发了一套高性能的地面变形监测与处理系统，能够敏锐捕捉到精度为3-5毫米/年的地面变形信息。就像医生用CT给病人体检一样，地面的轻微下沉或隆起都逃不过InSAR的“眼睛”，从而实现了从Tai 空对地面沉降的高分辨率、高精度监测。

地面沉降涉及21个省的103个地级市

回到2016年9月2日晚，江苏徐州，一辆面包车行驶至二环路鼓楼广场附近路段时，突然遭遇地面沉降，一条地下总供水管道爆裂。大量涌出的清水将周边数百平方米的道路淹没成“汪洋大海”，不同程度地影响了几个社区的供水。不仅是徐州，国内很多城市，这样的地面沉降事故也经常见诸报端，地面沉降引发的灾害严重影响了当地正常的生产生活秩序。

由于对地下资源的不合理开发利用，我国许多城市都出现了地面沉降。目前，全国21个省的103个地级市已发生地面沉降。数据显示，2016年以来，沉降速率超过50mm/年的城市有20个，集中在华北平原、魏奋盆地等地。

地面沉降是指由于地球表面的自然因素或人为因素导致某一地区地面高程缓慢下降的地质现象。它是一种缓慢变化的地质灾害，具有形成时间长、影响范围广、防治难度大的特点。地面沉降影响范围广，如城市排水系统变形破坏，导致防洪能力下降；不均匀沉降会使地表建筑物基础下沉，导致建筑物倾斜，房屋开裂；水井、油井等地下建筑倾斜导致拉伸开裂破坏；地面沉降还会破坏铁路、水油管道、桥梁等大型线性工程。由于地面沉降多发生在经济发达地区，灾害发生后往往会造成巨大的经济损失。据粗略统计，1949年以来，我国地面沉降和地裂缝造成的经济损失已达4500-5000亿元。

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中国测绘科学研究院研究员、摄影测量与遥感研究所副所长张永红告诉记者，地下水资源的过度开采是中国地面沉降的最重要因素。此外，地下矿产资源的开采、土地复垦、软土地基上地面荷载的叠加以及工程建设也会引起地面沉降。

为应对我国地面沉降日益加剧的严峻形势，国务院于2012年发布了《全国地面沉降防治规划》；2019年，自然资源部牵头组织编制了《京津冀平原地面沉降综合防治总体规划》。地面沉降的准确监测是地面沉降防治的基础。经过多年的科技研发，我国构建了以卫星合成孔径雷达干涉测量为主，水准测量、GNSS监测、分层定标等地面手段为辅的高效地面沉降监测技术体系。

北京、天津和河北的地面沉降正在缓解

我想有些人还记得，2010年5月25日下午，北京景光大桥附近的一根水管突然爆裂。当时水柱喷到两层楼高，导致路面变成“汪洋大海”；2013年12月15日晚11时，位于北京市东四环外环路外环路大角亭桥东南200米处。地下自来水管道破裂，路面塌陷。与此同时，受自来水管道破裂影响，大角亭桥下东侧热力管道也发生故障，桥下几口热力井同时喷出十几米高的白烟...很多年前，这种水管爆裂的情况经常发生。

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“过去，北京东部部分地区地下管线突发事件频发，可能与地面沉降密切相关。”张永红指出，地面沉降对大型线性基础设施尤其有害。地下管道通常铺设时间较长。如果一些管道经过的区域出现严重的沉降，沉降区域的边缘会形成不均匀沉降。不均匀沉降对地下管线构成剪切力，会造成管线断裂。高速铁路路基也是线性结构，因此，地面沉降会降低高速铁路路基的平整度，对高速铁路的安全运营构成直接威胁。

20世纪90年代至2015年，京津冀地区地面沉降发展迅速，最大沉降速率达到180mm/年。京津冀地区成为发展速度最快、发生范围最广、直接影响最严重的地区。根据张永红团队的最新研究成果，随着南水北调工程和地下水治理措施的实施，2016年以来，京津地区地面沉降大幅减少，这表明主要沉降中心的沉降速率不断降低，沉降区特别是重度沉降区不断缩小。

卫星InSAR地面沉降监测取得了丰硕成果

地面沉降监测结果不仅可以为地面沉降防治提供依据，而且对空的规划也有重要影响。张永红说，“2016年之前，北京的城市总体规划是两轴:长安街及延伸、中轴线；两个区:东部开发区和西部开发区。如果将此规划与2012-2016年北京市地面沉降区划图叠加，会发现东部开发区与沉降严重的地区有很多重叠，不合理。不再适合在沉降严重的地区进行高强度、高密度施工。后来在制定下一版规划时，考虑了地面沉降因素，2017年新颁布的《北京城市规划》进行了较大调整，形成了一核一主一副两轴多点一区的城市空结构，改变了过去单一中心集聚的发展模式。“北京新的城市发展模式将大部分地面沉降严重的地区划定为限制建设区。”

高精度、高效率的地面沉降监测对我国这个地面沉降灾害严重的国家具有重要意义。常规方法主要依靠精密水准测量、GPS测量、分层测量等手段。虽然可以达到很高的监测精度，但是成本高，不能满足大规模监测的要求。诞生于20世纪80年代末的卫星合成孔径雷达干涉测量法和2000年前后出现的以永久散射体干涉测量法为代表的时间序列InSAR，是国际公认的监测地面沉降最有效、最先进的手段之一。但这些技术在实际应用中还存在不足，如监测结果不稳定、运行效率低、人工干预量大、专家级知识判断等。

针对这些难点，张永红带领研究团队开展了多年的技术攻关，开发了一系列核心技术，大大提高了变形监测的稳定性、智能化和自动化程度。他还带领团队开发了具有自主知识产权、整体性能超过国际同行的InSAR地表变形监测系统。这些技术和软件已广泛应用于国家和省的地理条件和防灾，并获得2017年测绘科技进步一等奖。张永红编制的《时间序列InSAR地表变形监测数据处理标准》于2018年4月正式实施。他的研究成果彻底解决了大规模InSAR精密加工的技术难题，渗透到“InSAR技术突破—软件研发—监测、推广应用”的整个技术创新过程，开创了高技术测绘服务社会经济发展的新模式。

“我们一直在做技术研究。只有坚持在核心技术上狠下功夫，取得突破，才能更好地服务国家、部门、社会的需求。”张永红说。

本文内容摘自《中国测绘》2020年第7期

文/本刊特约记者徐红

授权转载于:中国测绘学会

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