沿海超大城市地面沉降是威胁城市安全与可持续发展的重大地质环境问题。以上海为代表的三角洲城市群，其软土层发育特征使地表形变呈现显著时空异质性，深刻影响城市可持续发展韧性。当前研究面临双重瓶颈：①受限于单源遥感监测的时空连续性缺陷，难以实现多代际SAR卫星（ERS/Envisat/Sentinel系列）观测数据的时序融合；②现有研究对地下水开采-回灌动态平衡、城市荷载空间重构等多驱动因子耦合作用的时空演变规律解析不足，亟待突破多源异构数据协同反演的理论方法。

本研究创新性地构建了多源遥感融合-机器学习协同分析框架，首先采用小基线集技术（SBAS-InSAR）处理ERS-1/2（1992-2000）、Envisat ASAR（2003-2010）和Sentinel-1A/B（2015-2023）多代卫星数据，通过邻近点匹配算法和逻辑模型实现30年连续沉降时序重建；其次，整合GNSS观测网与精密水准测量数据，构建三维验证体系进行交叉验证；然后，建立包含7个关键驱动因子（地下水开采GWE、回灌GWR、蒸散发ET、降水PRE、可压缩层厚度Compre、建筑容积BLT、人口密度POP）的时空数据库；最后，开发Random Forest-SHAP可解释模型，量化各因子对上海地面沉降的贡献度及其时空演变规律。

研究结果表明，上海市沉降中心由中心城区向东部沿海和南部工业带迁移，不同时期的沉降驱动机制发生转变，前期（2000年）主要是地质水文过程主导的地面沉降，超采地下水引发了含水层压缩，ET、Compre和GWE贡献占比分别为26%、25%、9%。到2020年，人为调控作用凸显，回灌工程引发地层回弹效应，GWR贡献占比增加了21%。研究通过评估上海市30年地面沉降演化特征，揭示了不同沉降因素的重要性随着时间的变化规律，为地面沉降的长期预防和控制提供了科学依据，强调在城市可持续发展规划中，需对沉降易发区制定相应的地下水开采和建设法规，构建“地下水-地表载荷”的联合调控方案，为沿海超大城市韧性规划提供决策支持。

图1 研究区地理位置及SAR影像范围

图2研究技术路线

图3 多源InSAR累计地面沉降融合结果，沉降点蓝色到红色表示地面沉降加剧

图4 地面沉降驱动因素贡献占比及变化。（a）和（b）分别为2000和2020年各驱动因素的Fandom Forest重要性占比；（c）和（d）2000和2020年驱动因素决策图，每条线代表一条输入因素记录，代表单个样本对结果的贡献，随机选取1000条记录展示；（e）和（f）分别为2000年和2020年驱动因素概要图，红色到蓝色代表驱动因素特征值从高到低，SHAP正值表示该特征使预测值向正方向移动（正向为抬升，负向为沉降）

上述成果于2025年5月20日以“Tracking 30-year evolution of subsidence in Shanghai utilizing multi-sensor InSAR and random forest modelling”为题，发表于遥感领域国际知名期刊International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation（影响因子：7.6）上，华东师范大学地理科学学院博士生卢灿和华东师范大学崇明生态研究院许瀚卿助理研究员为共同第一作者，华东师范大学地理科学学院王军教授为论文通讯作者。本研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、博士后科学基金面上资助、国家资助博士后研究人员计划B类、上海市教育委和上海市教育发展基金“曙光”等项目资助。

论文下载地址：https://doi.org/10.1016/j.jag.2025.104606

图文、来源| 崇明生态研究院许瀚卿助理研究员