上海從20世紀60年代開始系統開展地面沈降調查和監測，采用的技術方法主要有鉆孔、水準測量、基巖標繪和分層測量、地下水位動態監測等。
目前上海地面沈降監測的技術方法有:地下水監測、壹、二等水準測量、基巖和分層測量、GPS測量、InSAR測量、自動監測系統等。
1.地下水監測
全市共有地下水監測井450口，分別監測6個不同深度潛水和承壓含水層的地下水位(水質和水溫)變化規律(圖1)。
圖1地下水位監測井及監測數據
2.壹等和二等水準測量
水準測量是利用水準儀提供的“水平視線”來測量兩點之間的高差，從而由已知點高程計算出未知點高程(圖2)。
技術特點:精密水準測量的優點是水準點成本低，水準網布設靈活，可快速獲取小區域(甚至人口密集區)的沈降信息；其缺點是當測區較大時，觀測周期長，人力資源投入大，人力成本高，實時性差。
技術指標:壹、二等水準測量按《地面沈降水準測量標準》(DZ/T0154-95)執行。
3.基巖標、分層標測量
基巖標和分層標的測量是監測地面沈降的重要技術手段，是分析研究地面沈降和制定相應措施的基礎。
基巖標是埋設在地下完整基巖中的特殊觀測點，可作為地面沈降測量的高程控制點。基巖標作為高程控制測量的基準，可以減少傳遞誤差，提高測量精度。分層標誌是根據土層的性質，在土層和含砂層中不同深度埋設的特殊觀測點。它們是國際上公認的測量松散土層變形的措施，廣泛用於松散土層的精確變形測量(圖3)。技術特點:基巖標的優點是精度最高，可為所有地面沈降監測和研究工作提供基準點；其缺點主要是工程造價高(通常上百萬元，甚至上百萬元)，施工工序多，質量要求高，現場實施困難。因此，根據地面沈降監測的實際需要，基巖標的規劃建設需要詳細論證。
圖2場地平整現場
圖3南浦大橋分層標準群。
分層標誌主要用於監測從地面到地面不同深度、不同土層的壓縮變形。變形記錄全面完整，壹般與基巖標配合使用，以基巖標和分層標的形式進行規劃。它的優點是可以監測沈降漏鬥等特定區域或不同深度某壹點的垂直形變，獲得三維空間的形變。如果配備地面沈降自動監測系統，將能獲得土層的實時連續變形。它的主要缺點是建造成本高。
技術指標:基巖標作為地面沈降監測基準，精度等級最高。
等級尺度測量可分為手動測量和自動測量。根據地面沈降水準測量的標準，人工測量的精度壹般為0.3毫米..
4.GPS測量
GPS測量是利用全球定位系統(GPS)在遠離變形區的適當位置選擇或建立參考站，在變形區設置若幹個監測點，在參考站和監測點上分別放置GPS接收機進行連續觀測，並對觀測數據進行分析處理(圖4)。
圖4 GPS參考站
技術特點:觀測時間短，人工操作勞動強度低，觀測操作簡單，站間不通視，布點靈活，隨時、隨地、天氣條件全天候連續監測，定位精度高，作業自動化水平高等。
技術指標:根據《全球定位系統(GPS)測量規範》(GB/T 18314-2001)中B類網的要求，高差中誤差為34mm，實際結果為大地高變化精度約5 mm。
5.InSAR測量
雷達幹涉測量(InSAR)將合成孔徑雷達(SAR)的成像原理與幹涉測量相結合，利用雷達回波信號攜帶的相位信息，精確測量地表某壹點的高程信息及其微小變化。其原理是通過兩個天線同時觀測(單軌雙天線模式)或兩個天線重復觀測(單天線重復軌模式)獲得同壹區域的重復觀測數據，即單視復像對，是InSAR進行高程提取或變形監測的數據源。
技術特點:InSAR技術具有同時獲取點、線、面的沈降，投入人力資源少的特點，為地面沈降研究展現了廣闊的前景和巨大的潛力。其缺點也很明顯，主要是InSAR技術目前還不是很成熟，還處於研究階段，距離大範圍推廣應用還有壹段時間。
技術指標:上海InSAR監測試驗結果表明，InSAR技術垂直精度可達3.7mm，目前仍在試驗研究中。
6.自動化監控系統
在分層標誌和水位孔上安裝自動化設備，實現分層標誌土體變形、自動觀測、記錄、傳輸和數據庫錄入功能，進壹步提高了分層標誌和水位測量的自動化程度(圖5、圖6)。
圖5地面沈降自動監測設施示意圖
地面沈降監測數據采集傳輸系統示意圖。
技術特點:地面沈降自動監測系統具有精度高、連續、實時、自動記錄、自動傳輸、無人值守等優點，可任意設定數據采集時間，同時監測不同土層的沈降，有利於將各土層的變形與變形分離，計算不同土層對總沈降的貢獻，研究地面沈降的原因、機理和機制。地面沈降自動監測系統的主要缺點是壹次性建設成本高，比較適合選擇沈降漏鬥中心、漏鬥邊緣等有代表性的典型區域。由於造價較高，目前主要用於監測點狀物體。
技術指標:分層標準自動監測精度的平均絕對誤差不應大於65438±0mm；地下水位的監測精度應為0.01m。
二、適用範圍及應用實例
(1)適用範圍
該成果廣泛應用於地面沈降監測。
(2)應用實例
1.壹等和二等水準測量
根據《地面沈降水準測量標準》(DZ/T0154-95)和《國家壹、二等水準測量標準》(GB/T 12897-2006)的要求，上海地質調查研究院在全市範圍內建立了壹、二等高程控制網。以基巖標為基礎，從壹個基巖標到另壹個基巖標形成大規模高程控制網。
根據覆蓋面積和復測頻率，高程控制網分為郊區高程控制網和中心城區(外環線以內)高程控制網。郊區高程控制網覆蓋整個上海地區，包括崇明島、橫沙島和長興島。重復頻率為五年壹次，用於全市高程控制數據的更新和發布。地圖中繪制了壹張壹等水準路線圖。二、三類覆蓋整個郊區，目前缺乏路線走向信息；中心城區高程控制網(外環線以內區域)分布在中心城區，復測頻率為1年壹次，覆蓋面積約1000km2，用於地面沈降分析研究。兩套高程控制網均以基巖為節點，實現了郊區高程控制網和中心城區高程控制網的有機統壹和連接。
2.基巖標記和分層標記
自地面沈降研究以來，高程控制網的基準點壹直是壹個關鍵問題，有效的解決方法是選擇穩定的基巖建立基巖標。上海地質調查研究院長期從事這項工作，特別是通過大型網絡建設項目的實踐檢驗，這些項目是市政府“九五”、“十五”、“十壹五”的重要課題。取得了豐富的施工和管理經驗，形成了壹套嚴格的操作規程，熟練掌握了基巖標的施工技術，並獲得了基巖標實施技術專利(專利號:ZL 012394556，證書號:)目前，上海市已建成較為完善的地面沈降監測網，特別是“十壹五”地面沈降防治工程實施以來 全市已建成35個地面沈降監測站(16已實現自動監測)，監測基巖面以上不同深度土層的變形規律(圖7 ~圖9)。
圖7上海世博會園區地面沈降監測站。
圖8地面沈降監測站自動監測設施
3.GPS測量
2001、1 ~ 2010、12年，上海地質調查研究院* * *組織GPS首級網監測13次。2001到2002年6月的期間為3h或6h。自2002年6月起，周期從65438+12h更改為24h。觀測方案和數據處理方案進壹步優化，GPS監測地面沈降的精度和可靠性逐步提高。
4.InSAR測量
圖10為上海InSAR測得的2003-2007年地面沈降速率圖。
圖9地面沈降標準組數據曲線
圖10d-2007年上海工區地面沈降InSAR監測速率圖。
第三，促進轉變方式
地面沈降監測技術的研究、開發、成熟和完善，為專利申請、法規和規範提供了強有力的技術支持，也對長三角地區，乃至華北平原和西北魏奮盆地的地面沈降監測和防治起到了引領和示範作用。
通過多年對基巖的標準設計、施工方便性、造價、適用性、可靠性、穩定性的研究，形成了壹套成熟的基巖標準施工技術，並申請了專利(ZL J 2 39455.6，證號478596)。
編制的規則和規範包括《地面沈降監測與防治技術規範》(DG/TJO8-2051-2008，上海)、《地面沈降監測技術規範》(中國地質調查局)、《地面沈降測量標準》(國土資源部)，為進壹步規範我國地面沈降監測與防治工作做出了積極貢獻。
技術支持單位:上海地質調查研究院。
聯系人:創始人
郵寄地址:上海靈石路930號。
郵政編碼:200072
電話:021-56065720
電子郵箱:shcnfz@163.com