據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前世界上已有150多個(gè)國(guó)家和地區(qū)發(fā)生地面沉降，包括美國(guó)、日本、墨西哥、荷蘭和意大利等。地面沉降已經(jīng)成為一個(gè)全球性的地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題。

自從20世紀(jì)60年代以來(lái)，隨著地下水開(kāi)采量的不斷增加，北京市地面沉降不斷加劇，目前已經(jīng)形成了東郊八里莊—大郊亭、東北郊—來(lái)廣營(yíng)、昌平沙河—八仙莊、大興榆垡—禮賢和順義平各莊5個(gè)沉降區(qū)。特別是1999年—2007年連續(xù)9年干旱期間，大量開(kāi)采地下水，進(jìn)一步加劇了地面沉降的發(fā)展。最新的遙感監(jiān)測(cè)顯示，北京局部地區(qū)的沉降中心速率達(dá)到11厘米/年。

因此，在南水北調(diào)、京津冀一體化背景下，迫切需要揭示區(qū)域地面沉降驅(qū)動(dòng)機(jī)理及災(zāi)變規(guī)律，實(shí)現(xiàn)區(qū)域地面沉降科學(xué)調(diào)控和重大工程防災(zāi)減災(zāi)，促進(jìn)京津冀地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。

沉降監(jiān)測(cè)不再“盲人摸象”

對(duì)于地面沉降的研究，我國(guó)多個(gè)院所機(jī)構(gòu)先后開(kāi)展過(guò)大量工作，并取得豐碩的成績(jī)。傳統(tǒng)測(cè)量方法是通過(guò)大面積精密水準(zhǔn)測(cè)量和少量分層標(biāo)獲得的?！斑@些傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段往往是沿路鋪設(shè)，雖然精度高，但非常費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且只知道一個(gè)點(diǎn)的情況。”首都師范大學(xué)區(qū)域地面沉降研究團(tuán)隊(duì)成員朱琳教授說(shuō)。

分析清楚成因機(jī)理和災(zāi)變模式，再去指導(dǎo)工程防災(zāi)與規(guī)劃，就不再是單一學(xué)科視角處理問(wèn)題，而是有預(yù)見(jiàn)性的“對(duì)癥下藥”。

如今遙感技術(shù)發(fā)展迅速，不同平臺(tái)、不同模式的衛(wèi)星可以全天時(shí)對(duì)地進(jìn)行觀測(cè)。能不能將傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法和日新月異的遙感衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)技術(shù)結(jié)合起來(lái)？能不能將遙感技術(shù)、水文地質(zhì)和土力學(xué)等學(xué)科整合起來(lái)研究，實(shí)現(xiàn)學(xué)科交叉？

在首都師范大學(xué)良好的科研平臺(tái)支撐下，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)通過(guò)具有遙感、水文和地質(zhì)等不同專(zhuān)業(yè)背景成員之間的密切合作，以及與北京市水文地質(zhì)大隊(duì)等單位的產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新，開(kāi)展多學(xué)科交叉研究。

其中，通過(guò)重力衛(wèi)星提供區(qū)域水文變化，為課題組提供了研究方向。重力衛(wèi)星以其獨(dú)特的視角，是目前唯一能夠直接觀測(cè)地下水儲(chǔ)量變化的遙感手段。2002年發(fā)射的GRACE是首次實(shí)現(xiàn)用低低衛(wèi)衛(wèi)跟蹤模式測(cè)量地球重力場(chǎng)的重力衛(wèi)星，由兩顆低軌衛(wèi)星組成。它就像“一桿秤”，當(dāng)衛(wèi)星飛過(guò)重力異常區(qū)域時(shí)，K波段微波測(cè)距系統(tǒng)通過(guò)測(cè)量?jī)深w衛(wèi)星間的距離和距離變化率來(lái)“秤”出地球質(zhì)量的變化。在華北平原，這種地球質(zhì)量的變化主要是由于地下水消耗引起的。

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