近年来，受极端天气影响，城市道路塌陷事故呈多发、频发态势。在诸多城市道路安全隐患中，地下空洞塌陷是危害最大的隐患类型，其主要成因多为地下涉水管网渗漏和地下工程施工，而重力负荷过大、地质失稳及自然灾害也有可能会引发地面塌陷。今年5月广东梅大高速深夜坍塌事件背后，正是自然灾害导致的地质失稳，从而引发了灾害。
道路地面塌陷诱发因素
图源：新华网
道路地面塌陷诱因众多，难以肉眼识别，但是在孕灾期间具有一个共同的表征，那就是道路地表变形。基于InSAR技术手段，可在孕灾期对道路地表变形进行监测，对存在沉降的地段开展探地雷达检测，提前识别道路病害。
为更好地完成道路病害探测，切实提升城市安全韧性，我院地下工程探测研究所联合院创新中心，结合遥感测绘、地球物理勘探等方面的技术经验，研发了卫星“大范围普查”+地面探地雷达“小范围精准核查”模式，并运用于广州市重点区域道路安全隐患点检测监测工作的开展。项目通过InSAR技术快速获取地表形变情况，筛查出存在地表沉降的路段，采用探地雷达对疑似隐患点进行重点检测，精准定位潜在病害，实现空地协同，护航城市地下安全。
InSAR大范围普查，快速定位重点路段
我院提出了基于PS-InSAR的城市安全隐患点识别方法，通过分级分块策略，大幅拓宽了PS-InSAR监测范围，监测精度达到毫米级，在保证精度的同时，监测效率较传统方法提升了约40倍。该技术已广泛应用于广州市全市域城市主干道路、地铁等交通设施沿线的沉降监测。
基于PS-InSAR的地表形变大范围快速监测
图源：自制
探地雷达小面积详查，精准识别城市道路病害
探地雷达是城市道路病害探测、监测最切实有效的手段，能够有效探测空洞、脱空、疏松、富水体等地下病害体。与传统二维雷达相比，三维车载雷达采集速度更快，覆盖范围更广，数据网格密度更高，能够通过大数据拟合三维切片多维度表达目标物，直观反映被测目标三维分布情况。
三维车载雷达图
图源：自拍自制
检测路段部分病害雷达图谱
图源：自制
道路塌陷防治工作具有长期性、周期性、复杂性和艰巨性。目前，我院已采用InSAR+探地雷达技术，在越秀、海珠、白云、黄埔、南沙等区开展了地下病害体探测工作，能有效识别潜在或者正在发生的灾变，提前监测和预防，实现由“灾后救助”向“灾前预防”转变，探测成果得到了市自来水公司、市排水公司及各区道路养护部门的认可，为保障城市安全提供了强有力的技术支撑。
城市地下空间安全监测研究中心是院技术特色中心之一，是为实现“提升城市韧性，保障城市安全，推进城市地下空间高质量发展”而培育搭建的科技创新平台。中心融合地球物理、测绘地理信息、人工智能、物联网、大数据等高新技术，依托地下工程探测研究所在城市地下空间及市政设施领域的长期研究积累，开展地下空间安全监测领域创新研究，为城市地下空间的建设管理和安全监测提供全面、高效和智能的解决方案，推动城市治理体系和治理能力现代化。
供稿｜地下工程探测研究所 · 城市地下空间安全监测研究中心
技术审核｜总工程师办公室
文图编辑｜办公室
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