地基雷達干涉測量技術在滑坡災后穩定性評估中的應用

李偉 吉林省輝南縣國土資源局

地基雷達干涉測量技術在滑坡災后穩定性評估中的應用

李偉 吉林省輝南縣國土資源局

隨著生態環境的不穩定，自然災害多發，大面積的山體滑坡災害時有發生，給社會的安定穩定發展帶來了極大的問題，在自然滑坡問題發生之后，災后的穩定性問題是需要重點關注和解決的，本文分析了地基雷達技術在災后滑坡穩定性提高中的應用，重點分析地基合成孔徑雷達技術在區域滑坡中發揮的作用。

地基合成孔徑雷達 步進頻率連續波 山體滑坡

一、地基合成孔徑雷達技術的基本原理

地基合成孔徑雷達技術能夠針對觀測目標的形變情況進行靈活的操作和測量，對于重訪周期固定、入射角單一不足的問題已經受到廣泛的關注，目前，國內使用的城市大多滿足橋梁或者建筑物等動態檢測的需求，當前熱門的IBIS-L技術在應用的時候能夠實現距離為1KM的監測精度，滿足精度為0.01mm的理論精度和橋梁或建筑物等等動態監測的需要，大型的IBIS-L技術最大的監測距離為4km，理論監測精度為0.1mm，重點應用在大壩、山體滑坡、露天邊坡、冰川移動等等大型項目的目標監測，形成動態的監測和管理。

IBIS-L技術是一款利用雷達傳感器的技術，沿著軌道運動的方式進行不斷發送和接收微波信號，最后利用合成孔徑雷達技術生成具體的影像。

二、IBIS-L關鍵技術的應用

（一）步進頻率連續波技術的應用

步進頻率連續波技術在均勻步進方式的協助下進行方式線性增的連續脈沖，對脈沖的頻率進行監測和記錄，借助較窄的瞬時帶寬合成較寬的信號工作帶寬，既實現了一維距離方向的高分頻率技術，又降低了發射機鋒的功率要求。在使用步進頻率連續波技術的時候，可以利用雷達技術進行一維距離的高分辨率，連續發射調制系統進行N個載頻線性跳變得窄帶寬脈沖序列，其中連續的脈沖總數與距離向分辨率以及最大探測距離之間建立明確的關系，連續脈沖電流的運作形式有效規避了數據采樣的缺陷，多于分辨單元的數量。

（二）合成孔徑雷達技術的應用

根據步進頻率連續波技術的應用特點，IBIS-L地基雷達系統在計算機技術的控制下形成步進頻率連續波技術的走-停模式，形成完整的數據采集，雷達模塊的采樣間隔為5mm，也就是在雷達的滑軌上每移動5mm就會連續地發射和接收一次觀測目標的雷達后向散射信號，對在不同位置的雷達接收信號情況進行回波和聚焦，有效提高對于各個方位的分辨率，利用雷達與目標的相對運動過，將較小尺寸的真實天線孔徑合成為較大的等效天線孔徑的技術，實現合成孔徑雷達技術。

三、山體滑坡災害后地基雷達干涉就測量技術在穩定性評估中的應用

在我國的南方地區，山體滑坡災害時有發生，南方地區的山體結構多是東高西低，最高點與最低點之間的山谷非常容易受到山體滑坡災害的侵襲，滑坡山區的地形結構包括陡崖、斜坡以及河谷堆積地貌。

在山體滑坡災害之后觀測技術的應用包括了觀測站選址以及數據采集方案的制定，在做這一部分工作的時候，地基雷達干涉測量技術在應用的時候應當注意的幾個因素包括：首先，測量設備的牢固性問題，在觀測的過程中不能發生移動，否則會對雷達監測數據的準確性產生影像，其次，要對監測設備的安裝位置進行雷達視線向與形變方向的一致性保障。最后，對于雷達入射角的選取，要重點權衡地距分辨率與后向散射信號強度，二者指標緊密的聯系在一起，提高散射信號的強度，所有用于觀測和數據采集的設備都要確保安全和準確，盡量放置在安全的地段，保障拍攝畫面不出現陰影、疊掩、頂底倒置等等畸形的情況。

在設置和分析數據的時候，可以設置估計信噪比、相干系數以及相位穩定性閾值，進而篩選出穩定的相干目標點，在相干的目標點上進行初始的形變時間確定和時間序列的分析，在使用IBIS-L系統數據分析技術的時候，可以采用Ku波段雷達進行分析，波長在17.4mm，最終形成一個穩定的無需處理的圖形配準以及地形為相位補償。當前在應用該項技術的時候，連續模式下的數據采集時間較短，目標形變速率在相鄰的SAR影像中存在了一定的時間間隔，需要在實際數據分析的過程中考慮地形結構的實際形變程度、溫度、濕度以及氣壓等等變化，在數據分析的時候取一定的相位穩定區域，設置一定數量的估計信噪比，對所有的加權平均情況建立大氣相位校正時序曲線，讓每一步數據分析更加準確，得到的相干目標點形變更加完整，有效縮短觀測的時間以及滑坡之后的重建治理問題，使得結構更加穩定，做好后期的建設和穩定。

在使用地基雷達干涉測量技術的時候，要對累積形變的結果進行分析和確定，包括：第一，治理后的危巖是否處在穩定的狀態要進行合理的評估和處理，監測這部分數據的時候要時刻與地質部門保持緊密的聯系，進行數據準確性以及穩定性方案合理性的確認。第二，滑坡坡體上如果存在比較明顯的活動區，要對活動區較為明顯的堆積松散土進行確認和引導，確認滑坡形變之后的特征變化，分別進行危險巖帶的典型特征結構分析，形成較為穩固的控制范圍，做好測量精度的計算，分析當地的氣候特征是否會對松散堆積部位產生再次的影像，是否還會再次突發山體滑坡的問題，這個時候要分析災后地區的降雨問題、滑坡的速率以及各個時間段的氣壓、溫度要素，提高災后的穩定性保障。

四、總結

隨著社會經濟的發展以及建設，自然生態環境的穩定性一直存在較大的問題，造成的自然災害數量多，影響范圍廣，對于社會的穩定以及長治久安有較大的影響，為了推動社會的穩定發展，本文重點分析了山體滑坡自然災害后的自然生態環境的穩定性分析，從地基雷達干涉測量技術的應用出發規避滑坡后的穩定性問題，做精準的自然結構的穩定性分析和評估，制定出最適合危巖結構的穩定狀態，契合觀測結構，最大限度的控制山體滑坡后的災害問題，將山體滑坡后的次生災害降低到最小，為社會的穩定發展以及長治久安奠定良好的基礎，推動生態環境的保護與完善，為今后人與自然的和諧發展和可持續建設奠定良好的基礎。

[1]薛亞婷.基于雷達干涉測量技術的不同環境影響因子下蘭州市區斜坡災害識別及敏感性分析研究[D]. 蘭州大學, 2015.

[2]李紅濤.干涉雷達測量技術在樹坪滑坡變形監測中的應用研究[D].三峽大學, 2013.