5月7日拍摄的延安新区（无人机照片）。新华社记者 刘潇 摄（图片来源：https://k.sina.com.cn/article_213815211_0cbe8fab020017u8c.html）
研究区概况
图1 我国第一台阶和第二台阶中3座典型的山地城市新区的高程影像
数据来源与方法
论文通过数字高程模型（DEM）和Sentinel-1A SAR数据，利用SBAS-InSAR技术获取了2017—2022年新区梯度扩张区域的地表形变信息，揭示了新区梯度扩张与地面沉降之间的空间关联。
表1 梯度扩张区域提取以及地面沉降监测使用数据
分析与讨论
通过对2017—2022年的延安新区、两江新区和兰州新区进行梯度扩张的检测和比较，揭示了这一时期内3个新区梯度扩张现象的显著性。具体而言，在新区扩张区域中，超过40%的地区坡度呈升高趋势，凸显了地形对梯度扩张的影响。延安新区在3个新区中表现出最高的梯度扩张占比，这一现象与其独特的“Y”字地形和建设策略密切相关。由于初期规划土地有限，延安新区采取“向山要地”的方式，历时10年移除33座山脊，在更高的坡地进行开发。相比之下，兰州新区和两江新区开发初期规划面积较大，梯度扩张占比相对较延安新区低，但总体表现出向山地扩张趋势。城市向山地地区梯度扩张会增加对土地资源的需求，从而改变土地结构并提高土地系统的脆弱性，进而增加地质灾害的发生风险。
结果表明3个新区都存在明显的沉降漏斗，反映出城市建设对土地结构的影响。然而，梯度扩张区域与地面沉降的关联性较弱，可能受到滞后效应影响。此外，研究观察到一种“跷跷板”现象，即在梯度扩张建设区域的周围，其沉降速率较梯度扩张建筑中心明显要高。这可能与大量建筑的兴建改变了土地荷载有关，建筑下方的土地在工程处理后相对稳定，形成中间低四周高的地貌。总而言之，城市新区的建设确实解决了当地土地资源紧缺的问题。城市规划和建设需要在经济、社会和环境等多方面因素的综合考虑下，追求更为平衡和可持续的发展，我们未来的研究方向应关注城市梯度扩张对沉降的滞后影响和“跷跷板”现象的解释，以确保城市的稳定和居民的安全。
图2 2017—2022年兰州新区、延安新区和两江新区建设用地扩张特征
表2 2017—2022年兰州新区、延安新区和两江新区梯度扩张区域面积及其在扩张区域的占比
表3 兰州新区、延安新区和两江新区梯度扩张区域在不同梯度上的占比 (%)
图3 两江新区（a）、延安新区（b）和兰州新区（c）SBAS-InSAR形变速率结果
图4 两江新区（a）、延安新区（b）和兰州新区（c）PS-InSAR形变速率结果
图5 两江新区（a）、延安新区（b）和兰州新区（c）SBAS和PS形变速率验证图
图6 2017—2022年兰州新区、两江新区和延安新区梯度扩张区域
图7 兰州新区、两江新区和延安新区不同窗口下的相关性系数
图8 两江新区（a）、延安新区（b）和兰州新区（c）空间自相关集聚分区结果
表4 延安新区、两江新区和兰州新区空间自相关分析结果
结 论
（1）2017—2022年，延安新区、两江新区和兰州新区的城市扩张面积分别为10.8 km2、502.9 km2和92.5 km2，梯度扩张区占比分别为53.5%、51.0%和45.2%，梯度扩张现象显著。3个城市新区建设用地扩张速率呈波动态势，两江新区梯度扩张速率变化明显高于其他2个新区。新区建设用地扩张不仅表现在水平方向，垂直方向上也展现出时序特征，建设用地的梯度扩张速度与城市扩张速度变化情况基本相符。
（2）2016—2020年，通过SBAS-InSAR处理显示了延安新区、两江新区和兰州新区不均匀的地表形变，兰州新区最大沉降速率为29 mm/a，延安新区最大沉降速率为28 mm/a，两江新区最大沉降速率为30 mm/a，重心多位于中心市区周边和周围山地底部且主要发生在新区扩张前沿地区，梯度扩张改变了土地结构，增加了土地荷载。
（3）梯度扩张强度与地面沉降速率存在正相关，特别是在新区扩张前沿地区。兰州新区表现出最高的相关性，其梯度扩张区域在490 m×490 m格网下达到0.179的极值。整体而言，梯度扩张与地面沉降的相关性随梯度扩张强度统计范围增大而增加，但仍处于弱相关区间。高梯度扩张强度和高地面沉降速率区域的集聚分布表示城市梯度扩张加速了扩张区地面沉降的发生，尽管存在空间差异，整体上梯度扩张与地面沉降的关系呈现出正相关趋势。
