城市InSAR地面形变监测案例
城市在高强度建设与地下空间开发中,正经历着肉眼难以察觉的毫米级“形变”。道路开裂、管网渗漏、地铁结构变形、建筑墙体开裂,往往都始于这些毫米级的蠕动。卫星遥感InSAR形变监测,可以为城市地面形变监测提供技术支撑。
本次以某市城区为例,基于长时序卫星雷达影像开展时序InSAR地面形变监测,实现全域覆盖、毫米级精度的地表形变识别。
一、累积形变量图
累积形变量图记录的是监测期内相对参考时刻的累计位移总量(单位:毫米),用于复盘形变演变全过程。

图1 城市InSAR地面形变监测累积形变量图
从图1看,监测区整体以绿色为主(-5~5毫米),地表总体稳定;中西部沿江平原一带出现浅青色连片区(-5~-10毫米),存在轻微累积沉降;区内散布的蓝色、紫色斑点为局部沉降点,个别点位累积沉降量超过-30毫米;图幅东北部城区出现成片暖色调异常区,累积形变量超过+30毫米。
二、形变速率图
形变速率图反映每个像元的年均形变速率(单位:毫米/年),用于区分稳定区、轻微沉降区与快速形变核心区。

图2 城市InSAR地面形变监测形变速率图
从图2看,全区大部分区域速率集中在-5~5毫米/年,属于稳定背景场;中西部沿江区域呈-5~-10毫米/年的轻微沉降;东北部城区的暖色热点区速率超过+15毫米/年,局部超过+30毫米/年;城区内还识别出紫色线状与斑点状高值区,呈带状分布,疑似道路、轨道沿线或填方区域的差异沉降,是下一步重点核查的对象。
三、地面形变分析
1.沉降靶区
根据监测形成的沉降碗,结合卫星光学遥感影像图,圈定监测区的沉降靶区。监测区为城市建成区,沉降区多为建筑小区或者城市建筑基坑(图3)。

图3 沉降靶区(左图)与影像地物关系图(右图半透明显示)

图4 沉降区正射影像图 图5 靶区1正射影像图

图6 靶区2正射影像图 图7 靶区3正射影像图
2.城市地面沉降分析
综合来看,本次监测区地表总体文稳定,局部区域存在沉降大于30mm。城市地面形变的主要驱动因素包括城市建设扰动、地铁及地下工程扰动、建筑荷载增加以及降雨引起的地下水季节波动。