淺談地面干涉雷達在建筑變形監測中的應用

何澤恒

摘要：地面干涉雷達（IBIS）是以微波干涉技術為核心的雷達裝置，相較于傳統的雷達裝置而言精度高、分辨率高，在諸多工程建設領域中廣泛應用。對于建筑工程項目而言，類型逐漸多樣化，工程施工中受到諸多因素影響，可能出現建筑變形的情況，威脅到后續施工活動順利進行，整體施工質量受到?不良影響。所以，在建筑工程變形監測中應用地面干涉雷達，可以高效采集信息，了解建筑變形情況，及時調整建筑施工方案，降低安全事故發生幾率，打造高質量的建筑工程項目。文章就建筑變形監測中地面干涉雷達應用情況進行分析，在把握地面干涉雷達優勢所在，在實際工作中有效應用。

關鍵詞：建筑變形;地面干涉雷達;變形觀測;高分辨率

IBIS 是一種微博傳感器，呈現出主動式的特點，在建筑觀測中可以規 避氣候條件和光照因素干擾影響，實時監測。基于 IBIS 技術進行建筑變形 監測，可以實現建筑變形和沉降等問題有效觀測，及時發現隱患、及時解 決。作為 IBIS 的代表技術，合成孔徑雷達差分干涉測量技術應用，在重復 軌道干涉測量模式下獲取變形信息，但是空間分辨率和時間分辨率偏低。IBIS 在實際應用中，通過干涉測量技術實現建筑變形高分辨率觀測，在提 升觀測效率和質量的同時，為后續的工程建設提供堅實保障，打造更符合 社會主義現代化建設要求的工程項目。

1 微變形監測系統

IBIS 可以實現建筑、滑坡、橋梁和大壩等地面設施變形問題的高精度、 全面監測，相較于以往的 GPS 全站儀技術而言，具有鮮明的空間連續覆蓋?優勢，摸索監測對象的變形規律來指定合理的圓，最大程度上規避安全事?故出現。IBIS 操作簡單、便捷，不需要專門的反射裝置配合即可實現建筑?變形觀測，不需要人工進入變形體內監測，在保障人員妊娠安全的同時，最大程度上規避對建筑變形體不良影響[1]。

1.1IBIS 性能

就 IBIS 的類型來看，包含 IBIS2S 和 IBIS2L 兩類，前者用于建筑靜態 變形監測以及動態振動頻率監測，可以滿足大型建筑物和橋梁工程的變形 監測需要，提升監測精度[2]。此項技術的測量精度在±（0.1～0.01）mm 左 右，觀測圖片清晰度 200Hz 左右。后者多在山體滑坡和大壩等建筑物變形 監測中應用，對于預防建筑安全事故和自然災害發生具有積極作用。IBIS 的最大測量距離達到 200m，范圍達到 4km 左右，監測對象的精度為± 0.1mm，監測數據信息效率高，一張圖片只需要 5min 即可獲取。此種變形 監測系統優勢鮮明，在建筑工程變形監測中應用，可以實現持續、高精度 監測，及時發現異常問題，制定有效防控措施，最大程度上降低安全事故 發生幾率，對于保障作業人員人身安全有著積極作用。對于建筑變形問題，可以跟蹤式監測分析，收集和分析數據信息，并做出合理的防治對策，打 造高質量的工程項目[3]。

1.2IBIS 技術原理

就 IBIS 集合的技術來看，主要有合成孔徑雷達技術、步進頻率技術和 干涉測量技術。其一，合成孔徑雷達技術，即 SAR 技術，可以實現建筑變 形問題實時監測，提升監測圖像分辨率。基于 IBIS，主動電腦控制系統天?線，2m 范圍內的掃描器軌道上正常運行，多角度、全方位的收集和發射電 磁波。其二，步進頻率技術，借助連續波雷達，在一定周期內，間隔一段 時間發射一定頻率電磁波，遇到監測目標后可以采集目標距離信息。其三，干涉測量技術，固定時間內發射電磁波，并且接收回波，但雷達發射電磁 波后會出現不同程度的位移，對于不同時間發射的電磁波，接收回波也存 在顯著差異。借助干涉測量技術可以有效改善此類問題，實現信息高效采?集[4]。

2 IBIS 系統的構成和特點

IBIS 相較于傳統變形監測方式而言，其特點表現在以下幾個方面：① 不需要接觸監測目標，距離目標一定區域內架設設備來監測;②將監測目 標區域劃分為諸多個小區域，實現雷達覆蓋區域建筑物變形監測;③測量 位移精度 0.1mm 左右;④晝夜連續觀測，最小采樣間隔時間為 5min;自動 規劃采集，不需要專人負責，實時顯示區域建筑物變形情況，可以通過不 同顏色來標識建筑物變形情況。

3 地面干涉雷達在建筑變形監測中應用

建筑變形監測中應用 IBIS，可以實現一個或多個點監測，也可以實現雷達覆蓋區域同時檢測，實現最大覆蓋范圍內建筑物變形情況監測。IBIS 相較于 GPS 和全站儀技術而言，具有連續化、覆蓋范圍大的監測優勢。基 于次中心技術和新方法，最大程度上規避氣候和人為因素干擾，縮短工作 時間，提升整體工作效率。在建筑變形監測中應用 IBIS，主要表現在以下 幾個方面。

3.1 動態監測

結合相關規定，在建筑物施工中通過引入 IBIS 技術，可以實現建筑物 沉降和變形實時監測，采集數據信息來分析和處理，指導后續施工活動順 利進行，創設安全的施工環境，最大程度上規避后期施工中出現不均勻沉 降和變形問題。同時反饋監測信息提供給勘察和設計部門，獲取相較于全 面的資料信息，避免由于變形和沉降問題導致建筑物主體結構受到破壞，建筑結構功能正常使用，將損失降到最低。動態監測方式優勢鮮明，可以 結合建筑施工情況來動態監測和調整[5]。

3.2 建筑沉降監測

在建筑沉降監測中應用 IBIS，可以更好的滿足當前日益增長的高層建 筑和超高層建筑監測需要。IBIS 中集合了干涉測量技術與合成孔徑雷達等 先進技術，滿足多目標同時監測需要，及時、全面掌握建筑群變化，將建 筑物安全事故幾率降到最低。

3.3 古建筑保護

我國是一個歷史悠久的國家，在歲月長河下留下了很多古建筑，是珍 貴的文物遺產，但由于年代較為久遠，說到諸多因素影響可能出現建筑物 裂縫、變形、沉降和位移，因此要定期監測古建筑。傳統變形監測方法局 限性較大，需要在古建筑物上安裝傳感器，因此難度較大，甚至會對古建 筑物帶來損壞[6]。而 IBIS 不需要接觸建筑即可監測建筑變形問題，在滿足 建筑變形監測需要的同時，保護古建筑不受損壞。

結論：

綜上所述，我國的建筑行業迅猛發展背景下，涌現出很多新式的高層 建筑和超高層建筑，工程結構較為復雜，施工難度較大，具體施工中容易 受到諸多因素影響，導致建筑物出現沉降、變形和裂縫。因此，為了保障 施工質量和安全，通過 IBIS 的應用可以實時監測施工全過程，收集精準的 信息，及時發現和解決不符合施工標準的問題，為后續施工活動有序展開 提供堅實保障。只有這樣，才能最大程度上預防安全事故出現，保障人們 的生命財產安全。

參考文獻：

[1]丁克良，劉明亮，徐奎，等. 國產地面微波雷達變形監測系統精度 測試與分析[J]. 工程勘察，2019，47（9）：58-63.

[2]饒雄，曹成度，滕煥樂，等. 地基雷達干涉測量技術在城軌交通變 形監測中的應用[J]. 現代城市軌道交通，2018（7）：25-28.

[3]師紅云. 基于時序雷達干涉測量的高速鐵路區域沉降變形監測研究[D]. 北京：北京交通大學，2013.

[4]蒲川豪，許強，趙寬耀，等. 利用小基線集 InSAR 技術的延安新區 地面抬升監測與分析[J]. 武漢大學學報（信息科學版） ，2021，46（7）：983-993.

[5]李路，洪友堂. 基于 PS-InSAR 技術的太原地面沉降監測研究[J]. 礦 山測量，2020，48（4）：51-56.

[6]李冠楠，譚衢霖，謝酬，等. 基于 DS-InSAR 的復雜山區 鐵路沿線 形變監測研究[J]. 中國鐵路，2019（2）：59-65.