摘要：為研究成都平原區(qū)域地面形變現(xiàn)狀并分析影響因素，利用差分干涉測量短基線集時(shí)序分析技術(shù)（ＳＢＡＳ-ＩｎＳＡＲ）監(jiān)測成都平原地面形變情況，研究結(jié)果表明：成都平原區(qū)域地面形變量較小，多為點(diǎn)狀形變， 個(gè)別地區(qū)存在塊狀形變或線狀分布；形變速率較快的地塊多為建設(shè)工程擾動(dòng)引起的，德陽市相對(duì)比成都市更易受到工程建設(shè)的影響；大部分人工建筑區(qū)域累計(jì)形變小于 １４ ｍｍ，地表形變速率大于 １０ ｍｍ／ ａ 圖斑面積為 １１５． ８３ ｋｍ２，主要分布在成都市邛崍市、崇州市以及德陽市旌陽區(qū)、廣漢市等地． 從地下水開采和土地利用方面分析成都平原地面形變影響因素得出成都平原地下水開采與地面形變現(xiàn)狀存在一定關(guān)系，不同土地利用類型中耕地與地表形變的契合度最高，而形變面積較大的地塊主要位于建筑區(qū)域． 根據(jù)現(xiàn)場核查， ＳＢＡＳ-ＩｎＳＡＲ 結(jié)果與現(xiàn)場情況較為一致，證明了 ＳＢＡＳ-ＩｎＳＡＲ 技術(shù)在地面形變監(jiān)測中具有較好適用性． 本研究成果可為成都平原城市建設(shè)以及國土空間規(guī)劃提供依據(jù)．

關(guān)鍵詞：成都平原；地面形變；地面沉降；地質(zhì)災(zāi)害；ＳＢＡＳ-ＩｎＳＡＲ；土地利用

中圖分類號(hào)：Ｐ２３７ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ 文章編號(hào)：１００１-８３９５（２０２４）０３-０３７７-０７

ｄｏｉ：１０． ３９６９ ／ ｊ． ｉｓｓｎ． １００１-８３９５． ２０２４． ０３． ００９

成都平原是四川省內(nèi)人口最多、經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的地區(qū)，其中成都市已成為全國八大超大城市之一．區(qū)域內(nèi)由于資源要素高度集聚，城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城市治理中的各種風(fēng)險(xiǎn)不斷累積，地下空間開發(fā)、城市基礎(chǔ)建設(shè)及建筑開發(fā)等不斷拓展，地下水的開發(fā)利用程度不斷加深，隨著時(shí)間的推移，誘發(fā)地面沉降的可能性漸漸增大．

早期地質(zhì)災(zāi)害識(shí)別主要通過人工排查、無人機(jī)航攝和光學(xué)遙感等技術(shù)，投入高、頻率低、區(qū)域監(jiān)控不足．隨著遙感對(duì)地觀測技術(shù)的發(fā)展，許多學(xué)者基于遙感技術(shù)開展了地質(zhì)災(zāi)害隱患綜合遙感識(shí)別工作， 其中合成孔徑雷達(dá)干涉測量技術(shù)（ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ａｐｅｒｔｕｒｅ ｒａｄａｒ，ＩｎＳＡＲ）觀測范圍廣、精度高、分辨率高、成本低，在地面沉降、地震和滑坡等形變監(jiān)測方面展現(xiàn)出極好的應(yīng)用效果［１-３］．

本文基于哨兵數(shù)據(jù)，獲取了 ２０１８—２０２２ 年成都平原地表形變信息，并對(duì)相鄰軌道結(jié)果進(jìn)行一致性檢驗(yàn)． 同時(shí)通過地質(zhì)條件、地下水開采強(qiáng)度、工程建筑、土地利用類型等因素分析引起成都平原地表形變，旨在采用 ＩｎＳＡＲ 技術(shù)掌握成都平原形變現(xiàn)狀，分析影響成都平原地面形變的影響因素，為城市建設(shè)和國土空間規(guī)劃提供依據(jù)．

１ 研究區(qū)概況及 ＳＡＲ 數(shù)據(jù)源

成都平原位于四川盆地西部，地形上形成南北對(duì)峙、東西夾持的封閉菱形盆地景觀．東側(cè)為龍泉山，西側(cè)為龍門山山脈，為侵蝕構(gòu)造中、高山區(qū)，其南側(cè)為名山—總崗山低山丘陵，北部為安州—秀水構(gòu)造剝蝕淺丘地帶．成都平原地質(zhì)構(gòu)造處于龍門山隆起褶帶與龍泉山褶皺帶之間，位于四川沉降帶西側(cè)，系川西新華夏構(gòu)造體系之一部，被稱為成都斷陷，是一繼承性的新生代沉降盆地［４-５］． 成都平原地下水以松散巖類孔隙水為主，松散堆積層厚數(shù)米至數(shù)十米，最深可達(dá) ５００ ｍ．平原區(qū)分為上下 ２ 個(gè)含水層，上部含水層為第四系沖積砂卵石層孔隙潛水，下部含水層組為早中更新統(tǒng)礫石層和中更新統(tǒng)泥礫卵石層孔隙潛水．下部含水層在龍門山山前帶中夾砂礫石透鏡體時(shí)弱含水；在平原區(qū)中部多含泥砂礫石和砂質(zhì)泥卵石，弱含水；在東部逐漸相變?yōu)楹喾奂?xì)砂卵礫石層，弱含水-中等含水． 成都平原春夏秋冬氣候變化分明，溫度適中，日照少，雨水充足，屬于亞熱帶東南季風(fēng)氣候類型．

本研究數(shù)據(jù)來源于歐洲航天局 Ｓｅｎｔｉｎｅｌ-１ 衛(wèi)星， 通過升降軌對(duì)比，Ｐａｔｈ６２ Ｆｒａｍｅ４８９ 數(shù)據(jù)能夠完全覆蓋成都平原地區(qū)． 本次工作收集了 ２０１８ 年 ３ 月 ２２ 日— ２０２２ 年 ２ 月 １７ 日覆蓋成都平原范圍 Ｓｅｎｔｉｎｅｌ-１ Ａ 單視復(fù)數(shù)（ＳＬＣ）ＳＡＲ 影像，共 １２３ 期，分辨率為 ５ ｍ ×２０ ｍ．

２ 研究方法

本次研究利用小基線集干涉測量技術(shù)［６-８］（ｓｍａｌｌｂａｓｅｌｉｎｅ ｓｕｂｓｅｔ ｉｎＳＡＲ，ＳＢＡＳ-ＩｎＳＡＲ）對(duì)成都市域成都平原遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行干涉處理，獲取成都市地面形變范圍和速率，分析地表形變的量級(jí)和隨時(shí)間的發(fā)展規(guī)律等，研究地表形變場時(shí)空分布特征． 共保留 １１５個(gè)像對(duì)、選取了 ２０２０ 年 ４ 月 ４ 日獲取的影像作為主影像． 采用 ＥＮＶＩ Ｓａｒｓｃａｐｅ 和 ＧＡＭＭＡ 軟件平臺(tái)， 利用小基線集干涉測量技術(shù)（ＳＢＡＳ-ＩｎＳＡＲ）對(duì)成都平原遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行干涉處理（見圖 １），經(jīng)連接圖生成與主影像選取、影像配準(zhǔn)、差分干涉處理、兩次形變速率反演和對(duì)形變圖進(jìn)行地理編碼后，得到成都平原累計(jì)形變圖和形變速率圖．

３ 結(jié)果分析

根據(jù)成都平原累計(jì)形變量圖可知，２０１８ 年 ３ 月２２ 日—２０２２ 年 ５ 月 ２４ 日期間，成都平原整體形變量較小，形變速率大于 １０ ｍｍ／ ａ 的圖斑面積為 １１５． ８３ｋｍ２，主要分布在成都市邛崍市、崇州市以及德陽市旌陽區(qū)、廣漢市等地，變形面積均超過了 １０ ｋｍ２，成都市二環(huán)以內(nèi)形變量小且相對(duì)穩(wěn)定． 其中，成都市崇州市城區(qū)無明顯形變，大部分區(qū)域累計(jì)形變量小于２０ ｍｍ，形變量較大區(qū)域主要位于崇州市以西，形變量相對(duì)較大的 ２ 個(gè)典型點(diǎn)形變量分別為 ２０ ｃｍ 和５． ３ ｃｍ；邛崍市形變量較大區(qū)域主要位于邛崍市南河兩岸，形變量相對(duì)較大的 ２ 個(gè)典型點(diǎn)形變量分別為 １３ ｃｍ 和 １７． ５ ｃｍ；廣漢市城區(qū)無明顯形變，大部分區(qū)域累計(jì)形變量小于 ２４ ｍｍ，形變量區(qū)域分布在城區(qū)周邊地區(qū)，形變量相對(duì)較大的 ２ 個(gè)典型點(diǎn)分別為 ５． ５ ｃｍ 和 １７． ５ ｃｍ；旌陽區(qū)城區(qū)無明顯形變，大部分區(qū)域累計(jì)形變量小于 ２２ ｍｍ，形變量較大區(qū)域分布在旌陽區(qū)西北片區(qū)，其中形變量相對(duì)較大的 ２個(gè)典型點(diǎn)變形量為 １３ ｃｍ 和 １１ ｃｍ．

４ 主要影響因素分析

成都平原夾持于華夏系構(gòu)造的龍門山隆起褶帶和新華夏系構(gòu)造的龍泉山、霧中山褶斷帶之間， 處于圈閉的構(gòu)造背景之中，剛性塊體被周緣構(gòu)造帶所圍限． 同時(shí)喜山運(yùn)動(dòng)以來，四川盆地（成都平原）處于擠壓構(gòu)造背景下的非拉張環(huán)境，基底正斷裂不發(fā)育或不活動(dòng)，不存在區(qū)域性沉降的誘因 ［４-５］． ２００８ 年“５·１２”汶川 ８． ０ 級(jí)特大型地震為近年來成都平原附近發(fā)生的最大地震，但對(duì)下盤的成都平原影響較小，同時(shí)汶川地震后成都平原整體呈隆起趨勢(shì) ［９-１２］． 因此，本文主要從地下水開采和人類活動(dòng)等原因分析影響成都平原地面形變的主要因素．

４． １ 地下水開采對(duì)地表形變的影響 地下水開采是城市區(qū)域發(fā)生地面沉降災(zāi)害的重要原因． 成都平原（成都市和德陽市）是全省地下水資源開采量最大的地區(qū)，過量開采可能導(dǎo)致出現(xiàn)較大的地下水降落漏斗，從而造成一定的地表形變． 但根據(jù) ２００５—２０２０ 年成都平原地下水水位等值線圖（見圖 ２）得知，目前成都平原水位較為穩(wěn)定，無明顯的水位下降．

根據(jù)《四川省水資源公報(bào) ２０２０》《２０２０ 成都市水資源公報(bào)》《２０２０ 德陽市水資源公報(bào)》，作為全省地下水資源量開采量最大的地區(qū)，成都市和德陽市兩市開采量占全省開采量的 ４３． ８％ ． 通過成都平原地下水開采狀況與地表形變占比柱狀圖（圖 ３）可知，除成都市溫江區(qū)以外，總體上隨著地下水單位面積開采量增加，地表形變面積也在逐漸增加． 尤其是德陽市廣漢市，作為成都平原地下水開采程度最高的地區(qū)，地表形變面積占比也是最大，超過了３％ ． 新津區(qū)、旌陽區(qū)、大邑縣、雙流區(qū)地表形變面積占比超過了 １． ５％ （見圖 ３）．

地表形變面積占比與單位面積地下水開采量、 開采比（地下水開采量／地下水資源量）的皮爾遜相關(guān)系數(shù)分別為 ０． ４９５、０． ５４３（見圖 ４），相關(guān)性中等．考慮到地表形變是多種因素綜合作用下的結(jié)果，產(chǎn)生機(jī)制復(fù)雜，作用過程緩慢，而本次相關(guān)性系數(shù)達(dá)到 ０． ５ 左右，因此認(rèn)為地下水開采強(qiáng)度與地表形變存在一定相關(guān)性．

４． ２ 土地利用對(duì)地表形變的影響 除地下水開采和地質(zhì)構(gòu)造外，已有研究發(fā)現(xiàn)地面形變可能與土地利用有著緩慢且相關(guān)的響應(yīng) ［１３-１６］． 利用基于Ｌａｎｄｓａｔ數(shù)據(jù) ［１７］生成的成都平原 ３０ ｍ 土地覆蓋狀況，可以明顯發(fā)現(xiàn)：耕地和建筑用地區(qū)域存在的地表形變點(diǎn)面積最大，分別達(dá)到 １１５． １６ 和 ２０． ２０ｋｍ２，水體和林地次之． 而在這 ５ 種類型中，耕地與地表形變的契合度最高，尤其是成都市崇州市、邛崍市和德陽市旌陽區(qū)、廣漢市，形變地區(qū)幾乎都分布于耕地區(qū)域，而建筑用地中的地表形變點(diǎn)則數(shù)量較少，但存在部分形變面積較大的地塊．

成都平原地面形變與建筑分布吻合度較低，城區(qū)除個(gè)別地塊外幾乎沒有地面形變現(xiàn)象，考慮是由于成都平原卵石層分布面廣且穩(wěn)定，主要以洪積及沖積作用形成的中砂和卵礫石層為主，厚度為 １０ ～５０ ｍ 以上不等，富水性好，呈現(xiàn)西厚東薄的特點(diǎn)，西部地區(qū)最厚地段超過 １００ ｍ，而由于卵石承載力高且壓縮變形小，往往作為高層建筑天然地基的基礎(chǔ)持力層，卵石層越厚越不易發(fā)生地面沉降，因此，在厚卵石層的支撐下，現(xiàn)有的城市建設(shè)不是產(chǎn)生區(qū)域性地表形變的主要因素．

選擇各個(gè)土地利用類型形變量較大的點(diǎn)位，利用 ＥＮＶＩ 軟件獲取時(shí)間序列不同土地利用類型的平均沉降量，可以看出在研究時(shí)段，各土地利用類型均呈現(xiàn)出了不同幅度的形變走向． 形變最大的點(diǎn)位主要為建筑用地，如圖 ５（ａ）所示，該地塊從 ２０１８ 年３ 月—２０２２ 年 ２ 月其沉降量最大值達(dá)到 １２ ｍｍ，變形趨勢(shì)穩(wěn)定，變形量持續(xù)增加，與施工現(xiàn)場的人類活動(dòng)較為一致． 而耕地的變形曲線圖則明顯不同（見圖 ５（ｂ）），并且最大的變形值在 ６ ｍｍ 左右，形變區(qū)呈現(xiàn)“較穩(wěn)定-下降-較穩(wěn)定”的現(xiàn)象，導(dǎo)致此種現(xiàn)象的原因可能是由季節(jié)性的人工勞作和灌溉用水造成的，因此形變點(diǎn)為點(diǎn)狀分布而非面狀和塊狀分布． 根據(jù)全國土壤類型數(shù)據(jù)庫，崇州、邛崍、旌陽和廣漢等地潴育水稻土分布較為廣泛，與地面形變分布較為吻合，與潴育水稻土適合長期種植水稻， 灌溉條件良好條件下，土層分異明顯的特點(diǎn)有關(guān)．林地地表形變呈波動(dòng)起伏狀態(tài)（見圖 ５（ｃ）），受臨近土地類型的影響大，再加上人類活動(dòng)的影響，導(dǎo)致它們的沉降曲線圖在監(jiān)測期間起伏大． 但在中間階段出現(xiàn)了顯著的沉降趨勢(shì)，其平均值均在 ４ ｍｍ左右．

根據(jù)形變狀況，圈定了累計(jì)形變量最大的 ３２處形變區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場核查，其中 ２４ 處形變來自耕地翻耕，８ 處位于施工區(qū)域． 總體來看，施工區(qū)域形變較為明顯，而耕地難以肉眼直接判斷（見圖 ６）．

５ 結(jié)論與建議

１）利用 ＳＡＢＳ-ＩｎＳＡＲ 技術(shù)監(jiān)測成都平原地面形變情況，大部分人工建筑區(qū)域累計(jì)形變小于１４ ｍｍ；地表形變速率大于 １０ ｍｍ ／ ａ 圖斑面積為１１５． ８３ ｋｍ２，主要分布在成都市邛崍市、崇州市以及德陽市旌陽區(qū)、廣漢市等地；成都市三環(huán)路以內(nèi)形變很小，基本處于穩(wěn)定狀態(tài)；與主城區(qū)相比，成都周邊區(qū)域形變稍大，但量級(jí)也較小，人工建筑區(qū)域最大形變量約 ４０ ｍｍ． 總體來看，成都平原地面形變量不大．

２）成都平原地表形變多為點(diǎn)狀形變，個(gè)別地區(qū)存在塊狀形變和線狀分布，其中，點(diǎn)狀形變主要分布在成都平原西南部和東北部，線狀形變和塊狀形變則分布較為零散． 形變速率較快的地區(qū)多為不同程度的建設(shè)工程擾動(dòng)以及建成工程引起的． 德陽市相對(duì)比成都市更易受到工程建設(shè)的影響．

３）成都平原不同土地利用類型中存在于耕地和建筑用地的地表形變點(diǎn)面積最大，分別達(dá)到１１５． １６和 ２０． ２０ ｋｍ２，耕地與地表形變的契合度最高，而形變面積較大的地塊主要位于建筑區(qū)域，尤其是成都市崇州市、邛崍市和德陽市旌陽區(qū)、廣漢市，形變地區(qū)幾乎都分布于耕地．

４）受原始數(shù)據(jù)精度影響，本次評(píng)價(jià)未發(fā)現(xiàn)城區(qū)地鐵建設(shè)和地下空間施工等地區(qū)產(chǎn)生較為明顯的局部形變，未來將采用 ＡＬＯ 系列等更高精度的ＳＡＲ 數(shù)據(jù)針對(duì)局部地區(qū)開展針對(duì)性監(jiān)測．

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（編輯 劉 剛）