文献综述
1.研究背景
地面沉降是每一个城市都存在的普遍现象，主要包括地震、火山等自然灾害，更多的是在人为因素作用下造成的灾害，如泥石流、塌陷、滑坡及地裂缝等。这些灾害都严重影响到社会经济的发展，甚至威胁到人们的生命安全。人们大力开发资源，如地下水、石油、天然气等资源的过度开采，这些都在不知不觉中改变着我们脚下的大地。数据显示，过度开采地下水是导致城市地面沉降最主要原因之一。地面沉降不断地对房屋、道路、地下管道枢纽等造成严重破坏，危害人们生命安全，俨然己成为制约区域环境、社会经济可持续发展的主要地质灾害之一。
- 国内外研究现状
2.1国外研究成果
合成孔径雷达干涉测量又称InSAR，是在20世纪60年代出现的。1969年Alan E用它从地球对金星表面进行观测以获取其地表信息，但是由于设备和技术原因，成果并不突出，也没有引起足够多的重视。1972年Zisk用它来观测月球表面，并成功获得月球表面的高程信息。1974年美国宇航局的Graham首次提出干涉合成孔径雷达的基本思想，并首先将这一技术用于绘制地球表面的地形图。与此同时，美国加州理工学院的喷气推进实验室在InSAR的早期研究中做了许多工作，1985年他们将自己的研究成果公布在新一期的刊物中。InSAR早期的研究成果主要运用在地形测绘方面。1988年,Goldstein等人利用时间间隔为3天的SEASAT卫星数据获取棉球盆地的三维地形图，其结果与公开的美国地理测绘图相符性很高，为InSAR技术的进一步运用打下基础。而DInSAR技术最早运用则出现在1989年，Gabriel等人利用SAR数据测量美国加利福尼亚州东南部灌溉区的地表变形，结果显示河谷黏土层因为农业灌溉膨胀和收缩了2-3厘米，表明了DInSAR技术的监测可以达到厘米级。此外他们还论证了该技术可进一步探测亚厘米级地表监测，这又是In SAR技术的又一次重大突破。然而他们的研究成果并没有得到足够多的重视，直到1993 年，Massonnet等人利用ERS-1卫星获得的加利福尼亚兰德斯地区SAR数据以及该地区的已知DEM，完整地获取了1992 年Landers地震的同震形变场，并将测量结果与GPS监测结果以及野外测量结果进行比较，结果竟然是吻合的，这引起了大地测量学界的轰动，人们开始相信DInSAR在地表形变监测中的巨大作用，进一步推动了DInSAR技术的发展。1994 年，Zebker 等利用了三轨法对地表形变进行了特征提取，由此把DInSAR技术的研究推向了高潮。此后，将InSAR技术对地表形变检测的精度达到毫米级成为科研突破的重点。终于到1996 年，夏耶等人利用 DInSAR 技术监测德国图林根州的矿区开采导致的地面沉降，结果显示固定的角反射器可以监测到毫米级的垂直形变。这一结果很好地解决了InSAR测量形变的精度问题。但在测量形变的过程中，DInSAR技术往往受时间失相关、空间失相关以及大气异质性的影响。如果雷达相干波的失相关太大，就无法得到形变相对干涉相位和地表变形。我们就需要一种新型的技术来弥补这种缺陷，而PS-InSAR技术的失相干影响较小，对地表覆盖物要求较低，并且测量精度方面也可以达到毫米级别。1999年A.Ferretti等人首次应用PS-InSAR技术，对意大利Ancona地区的沉降进行监测，获得该地区的地表形变，并把PS点的形变精度控制在1毫米以内，可以说是InSAR技术的一次巨大突破。进入新世纪以来，PS-InSAR技术得到了较快的发展。2002年A.Ferretti等人基于PS-InSAR技术利用41景ERS数据获得Pornona城区1992-1997年的形变信息，他将PS-InSAR技术与传统的InSAR技术进行比较，表明PS技术在监测形变中有明显的优势。2004年荷兰Delft大学的Hooper和Zebker提出采用相位空间相关性结合的措施来识别PS点，其不需要先验知识，可以在任何地形区域提取PS点，通过对植被密度较大的加拉帕哥斯群岛上的Alcedo火山进行PS-InSAR实验，提取时间跨度为1992-2000年间地表沉降速度场，结果与地面精密水准测量数据和GPS监测数据比较，发现近七成的点上的测量数据显示出较高的可靠性。
2.2国内研究成果
我国开展对InSAR技术的研究较晚。随着国际SAR 技术的发展，90年代中后期到新世纪以来，国内研究者如李德仁院士、王超、傅文学等也开始利用 InSAR 技术在相关的领域进行研究，并且取得了一定的科研成果。2001年中科院遥感所的王超、张红等人，利用DInSAR干涉图反演了张北同震形变场，对苏州地表沉降进行检测并取得了丰硕的成果。2001年游新兆等人分析了长江三峡工程的InSAR测量的结果，得出结论表示诸如三峡地区这种地形起伏较大、植被覆盖较广的地区，同样可以使用InSAR技术进行地表形变监测。对于近年来，研究相当热门的DInSAR和PS-InSAR技术，我国同样也取得了相当大的成果。2006年西南交通大学陈强等人提出用PS点三维建网的方法确定PS点的邻域关系，为 PS-InSAR技术提供了进一步的精确解决方法。2007年汤益先利用 PS-InSAR技术对苏州市的地表沉降进行了监测，并获得了良好的结果。2012年中国地震研究所的李刚等人利用DInSAR技术监测了各震区沉降形变，揭示了地面沉降与地震之间的联系，并分析了地震期间地面沉降的特征。尽管，我国在InSAR方面的研究还远远落后于世界先进水平，但是近年来不断加大的投入以及不断出现的技术成果，使我国与国际先进水平的差距不断缩小。相信在不久的将来，还能取得更大的突破。
3.结论
随着城市化进程的不断加快、地下水的过度开采等原因，导致我国部分城市地区出现了大面积的地面沉降。地面沉降会带来一系列的城市安全问题，因此有必要采取一定的手段对此进行监测。传统的地面沉降监测方法精度虽高，但范围小，需要大量的人力物力。在过去的20多年里，合成孔径雷达干涉测量（InSAR）技术的理论和方法在实践中不断完善，已发展成为一种测量地表微小形变的有力工具，为沉降监测提供了一种全新的方式。本课题将利用常规InSAR监测方法针对苏锡常地区展开研究，采用Sentinel-1和ENVISAT等合成孔径雷达遥感影像进行实验，对生成的地面沉降信息进行分析，得到城市地面沉降状况及态势，辅助科学治理。
