在全球气候变化、区域经济迅速发展背景下，城市地下水资源持续超量开采，高密度城市建筑群和高频次轨道交通网络持续增加，引发一系列区域地面沉降问题，严重威胁首都城市建设及区域经济可持续发展。国务院、国土部、水利部及北京市人民政府相继出台一系列重要政策性文件，均突出强调要加强影响城市地质环境安全的地面沉降、地裂缝等地质灾害监测、研究及防治。项目组自2004年起历时十年，先后承担各类课题几十项，总经费超过亿元，紧密围绕“区域地面沉降高精度监测关键技术”展开技术攻关。制定标准及规划2项，获实用新型专利6项，软件著作权9项，出版专著3部，图集1册，发表论文80篇，培养博士、硕士40余名。

1．首次建立北京地面沉降空地一体化立体监测体系，开展多源监测技术融合算法及多类型、多尺度、多维度时空数据集成研究。建立基岩标-分层标组、一等水准测量、A级GPS测量、InSAR测量和地下水位动态监测组成的区域地面沉降立体化监测体系。系统研究水准网、GPS网及SAR干涉测量数据融合算法，实现多类型、多尺度、多源异构数据无缝融合，完成地面沉降综合信息表达“一张图”，为北京地面沉降信息实时发布提供规范化、标准化数据基础。

2．首次提出区域地面沉降立体监测网优化理论与方法，开展多目标约束下的地面沉降监测网网形设计和站点优选关键技术研究。定量评定北京7座深层基岩标稳定性，构建稳定参考基准体系，实现自由水准网向附合水准网过渡。创新性提出A级GPS测量三级布网联合监测方案，解决监测点变形、失稳引起的系统误差问题。首次提出地面沉降单元概念，开展监测站点位置优选，实现站点布设与地质环境背景系统融合。

3．首次采用变分辨率InSAR集成监测技术，联合多种传统手段，系统阐明地面沉降危害高铁路基和桥梁的变形破坏模式，揭示其在地面沉降灾害模式下的形变特征及响应机制，实现工程沿线地面沉降风险有效辨识及精准评估。首次构建北京非线性地下水-地面沉降三维耦合模型，开展多水情背景下及控沉目标约束下地面沉降精准预测，为各级政府开展地面沉降综合防治及重大生命线工程灾变风险防控提供技术支持。

4．首次研建“北京市地面沉降监测数据实时采集与传输信息系统”，搭建“北京市地面沉降信息管理与综合服务平台”，成功应用于规划、国土、水务与地勘等部门，实现为政府提供集成化、服务化“一站式”沉降信息查询及决策支持服务。

5. 重大工程应用

在上述技术手段支撑下，开展了国家863、973、自然科学基金、中国地调局及地方横向课题十余项，完成区域地面沉降对京津、京沪、京沈等高速铁路影响及对策研究；京津冀重要地理国情监测；北京规划新城区域工程地质勘查评价；未来科技城地面沉降专项勘查等多个应用示范项目。 产出的成果数据、技术方法和信息平台已在多家单位推广应用，对促进北京地质科技进步，加强资源环境监管，全面提升地面沉降监控能力具有明显推动作用。 2100433B

地面沉降灾害对我国经济社会的稳定与可持续发展构成极大的威胁，防治形势十分严峻。目前采用的技术手段（分层标、水准测量、GPS测量等）由于监测点密度低、施测周期长等问题仅能对少量有限区域内的地面沉降实施监测，难以满足我国大面积区域地面沉降防治与风险管理工作的需求。21世纪初，国际上InSAR技术快速发展，在地面沉降监测中展现出极大的应用潜力，具有快速、准确、覆盖范围广的优势，但我国在该领域的研究则刚起步，应用基本属于空白。 快速查明地面沉降发生与发展状况，进而开展短周期、高精度的连续监测是有效实现地面沉降防治与风险管理的关键。本项目旨在通过攻关研究，解决地面沉降InSAR监测与工程化应用关键技术问题，建立地面沉降InSAR监测技术体系，提升我国地面沉降调查、监测与风险管理能力和技术水平。 主要创新成果：（1）提出和实现了以“相干目标短基线InSAR时序分析”为核心的多模型、多参数地面沉降信息提取技术，突破了InSAR技术受相干性和大数据量的限制。（2）提出和实现了多轨道、长条带InSAR地面沉降监测成果集成与工程化应用技术，解决了不同轨道下空间参考基准和形变场参考基准的统一，攻克了应用InSAR技术开展大面积区域性地面沉降同步监测的关键难题。（3）提出了利用精密水准测量、角反射器技术相结合的地面沉降场InSAR监测基准控制方法，建立了融合精密水准测量的InSAR测量精度检验及地面沉降信息后处理分析方法，实现了InSAR与地面测量的集成统一，有效提升了监测成果的精度，扩大了InSAR技术的应用范围。（4）提出和建立了地面沉降InSAR调查与监测工作方法与技术流程，制定了地面沉降InSAR监测技术要求，为InSAR技术发展成为我国区域性地面沉降监测主流技术奠定了基础，极大地提升了快速查明和监测全国地面沉降状况的工作的能力和技术水平。 应用和推广情况：（1）应用InSAR技术首次开展了华北平原、长江三角洲地区、汾渭谷地全覆盖InSAR工程化监测，快速查明了三大地面沉降区大型复合沉降漏斗和典型单一沉降中心的分布特征、沉降速率和时空变化状况，突破了以往独立行政区划对地面沉降监测工作的局限，实现了区域地面沉降InSAR监测成果“一张图”，总体精度优于 /-5mm，填补了我国地面沉降防治与风险管理工作基础数据的空白。（2）开展了京津、京沪等高速铁路，南水北调工程东线，西气东输工程长三角段，上海磁悬浮轨道交通工程，天津滨海新区，曹妃甸新区等一批重大工程区地面沉降InSAR调查和监测，为重大工程区的地质灾害风险管理提供了有效的技术服务。（3）利用InSAR技术开展了三峡库区滑坡（新滩、树坪等）、矿山开采沉陷（唐山、兖州等）、油田地表形变（大港、东营等）、城市地裂缝（西安）、地震形变场等多尺度、多类型地表形变监测应用，全面提升了InSAR技术的应用能力和水平。 本项目实施过程中通过一系列InSAR技术培训和研讨为国土资源部和国内40多个相关单位培养了一批地面沉降InSAR监测的专业技术人才，依托项目工作培养博士5名，硕士8名，发表论文30余篇，其中8篇被EI收录，5篇被CPCI收录，9篇被CSCD收录。 2100433B

项目详细分析研究了地面沉降中常用的水准监测、GNSS监测、INSAR监测等方法的原理与应用效果，提出应集成运用各种监测方法，取长补短，充分发挥各种监测方法优势，各种监测方法集成应用在未来地表形变探测领域必将发挥巨大优势。同时对地面沉降数据处理中GIS的应用进行了探讨，制定了利用GIS对地面沉降数据进行管理的流程。 研究了城市地面沉降监测中监测点点之记快速制作方法、水准观测中找点及水准路线快速优化方法、沉降监测图件绘制及沉降数据分析方法，提出了采用免棱镜全站仪进行沉降监测点点之记栓距测量、将奥维互动手机地图应用在地面沉降监测点找点和水准路线优化中、综合应用南方CASS和MAPGIS软件融合INSAR监测数据、水准监测数据绘制沉降监测成果图件，并辅助数据分析等新方法。 针对多期InSAR监测结果缺乏统一基准的问题，提出InSAR与水准测量星、地同步观测的策略，从根本上解决了多期InSAR监测结果的评价基准问题，弥补了InSAR监测基准不统一、不同周期监测结果可对比性不强的不足，实现了郑州市地面沉降动态监测。为地面沉降监测工作能够更快、更准确的获得地面沉降数据，有效揭示地面沉降、地裂缝等城市地质灾害分布与演化特征提供了技术支持。,项目详细分析研究了地面沉降中常用的水准监测、GNSS监测、INSAR监测等方法的原理与应用效果，提出应集成运用各种监测方法，取长补短，充分发挥各种监测方法优势，各种监测方法集成应用在未来地表形变探测领域必将发挥巨大优势。同时对地面沉降数据处理中GIS的应用进行了探讨，制定了利用GIS对地面沉降数据进行管理的流程。 研究了城市地面沉降监测中监测点点之记快速制作方法、水准观测中找点及水准路线快速优化方法、沉降监测图件绘制及沉降数据分析方法，提出了采用免棱镜全站仪进行沉降监测点点之记栓距测量、将奥维互动手机地图应用在地面沉降监测点找点和水准路线优化中、综合应用南方CASS和MAPGIS软件融合INSAR监测数据、水准监测数据绘制沉降监测成果图件，并辅助数据分析等新方法。 针对多期InSAR监测结果缺乏统一基准的问题，提出InSAR与水准测量星、地同步观测的策略，从根本上解决了多期InSAR监测结果的评价基准问题，弥补了InSAR监测基准不统一、不同周期监测结果可对比性不强的不足，实现了郑州市地面沉降动态监测。为地面沉降监测工作能够更快、更准确的获得地面沉降数据，有效揭示地面沉降、地裂缝等城市地质灾害分布与演化特征提供了技术支持。 2100433B