位于珠江三角洲核心位置的广州市是我国经济和城市化发展最为迅速的城市之一,但同时也是遭受地面沉降塌陷等灾害比较严重的地区。近10年多来广州市大力兴建多条地铁线路,因而引发了多次地面沉降塌陷等地质灾害,给广州市造成了巨大的生命财产损失。而传统的监测技术如GPS、水准等测量手段无法实现大范围、高分辨率、短期连续的监测地表沉降[1]。赵卿,王华等人曾分别利用InSAR技术监测过广州市及其周边地区的沉降情况,获得了覆盖广州市的平均形变速率图[2][3][4]。然而他们所采用的数据量较少,影像跨越的时间跨度较短,难以诠释广州地区多年的沉降变化,而且没有对广州地铁修建引起的地面沉降进行系统的分析。本文采用PS-InSAR技术(即IPTA技术),分别通过29景ENVISAT/ASAR数据和22景ALOS/PALSAR数据,探测广州地区2006~2011年的形变速率场。该技术基于选取的高质量点的相位建模进行分析,并通过基线精化、大气去除等不断地回归迭代,最终生成平均形变速率图和时间序列形变图。而两个数据的监测结果可以相互验证共同确定广州地区的形变区域,特别是地铁沿线的沉降区域。本文的研究内容主要分为3个部分:首先,揭示广州运营地铁的沉降情况。从监测的形变速率图中发现广州地铁线附近的沉降主要包括4个区域:第一,荔湾越秀区地铁线路(1号线、3号线、5号线和6号线)比较密集的区域,以1号线的长寿路至陈家祠区间段、6号线的海珠广场至北京路区间段以及靠近3号线的公园前站附近沉降较为明显,沉降速率达到了8mm/yr;第二,金沙洲大坦沙地区(5号线和6号线)6号线的浔峰岗至坦尾区间和5号线的滘口至坦尾区间段,而以6号线的横沙至沙贝区间、河沙附近和坦尾附近以及5号线的滘口站附近沉降明显,沉降速率超过了12 mm/yr;第三,广佛线沿线地区,其中以魁奇路至祖庙沿线和金融高新区附近的沉降比较明显,最大的沉降速率分别为10mm/yr和15 mm/yr;第四,海珠区的地铁沿线(2号线、3号线、4号线和8号线),包括3号线大塘、夏滘站附近和4号线万胜围附近存在着小范围的地面沉降,沉降速率在5~10mm/yr附近;而这些区域自从地铁建设以来所发生的地面沉降塌陷灾害也验证了InSAR技术所探测的沉降的可靠性。其次,广州地铁沉降特征的分析。从地铁沿线的地面沉降的横向剖面结果来看,沿线两侧的沉降影响范围基本对称,影响半径在100~150m,沉降趋势近似服从高斯分布曲线模型,而且地铁沿线附近的沉降最大;地铁沉降更多的发生在软土层分布区,地铁最为严重的是广佛线魁奇路-祖庙区间段。最后,我们基于PS-InSAR获取的广州地铁的地面沉降数据,采用双线平行隧道施工引起的沉降的经验公式(即Peck公式)和双曲线模型分别对其进行了横向沉降曲线的拟合和长期地面沉降的预测[5][6],旨在反演出地面沉降槽的最大沉降值、沉降槽宽度系数和地层损失率等参数,以及获取广州地铁在运营期长期固结的最终沉降值和持续沉降时间,这些可以揭示地铁沉降槽的后期发展变化(如沉降槽宽度、隧道中心线处的最大沉降值等变化)。目前,对于广州地区的地铁沉降研究(包括施工期和运营期的地面沉降)还很少,希望本研究对广州在建和计划修建的地铁线路在施工和运营中起到了指导作用,特别是对于地铁沿线的建筑物受地铁沉降影响的评估具有重要意义。