地基雷达干涉测量技术在滑坡灾后稳定性评估中的应用

李伟 吉林省辉南县国土资源局

地基雷达干涉测量技术在滑坡灾后稳定性评估中的应用

李伟 吉林省辉南县国土资源局

随着生态环境的不稳定，自然灾害多发，大面积的山体滑坡灾害时有发生，给社会的安定稳定发展带来了极大的问题，在自然滑坡问题发生之后，灾后的稳定性问题是需要重点关注和解决的，本文分析了地基雷达技术在灾后滑坡稳定性提高中的应用，重点分析地基合成孔径雷达技术在区域滑坡中发挥的作用。

地基合成孔径雷达 步进频率连续波 山体滑坡

一、地基合成孔径雷达技术的基本原理

地基合成孔径雷达技术能够针对观测目标的形变情况进行灵活的操作和测量，对于重访周期固定、入射角单一不足的问题已经受到广泛的关注，目前，国内使用的城市大多满足桥梁或者建筑物等动态检测的需求，当前热门的IBIS-L技术在应用的时候能够实现距离为1KM的监测精度，满足精度为0.01mm的理论精度和桥梁或建筑物等等动态监测的需要，大型的IBIS-L技术最大的监测距离为4km，理论监测精度为0.1mm，重点应用在大坝、山体滑坡、露天边坡、冰川移动等等大型项目的目标监测，形成动态的监测和管理。

IBIS-L技术是一款利用雷达传感器的技术，沿着轨道运动的方式进行不断发送和接收微波信号，最后利用合成孔径雷达技术生成具体的影像。

二、IBIS-L关键技术的应用

（一）步进频率连续波技术的应用

步进频率连续波技术在均匀步进方式的协助下进行方式线性增的连续脉冲，对脉冲的频率进行监测和记录，借助较窄的瞬时带宽合成较宽的信号工作带宽，既实现了一维距离方向的高分频率技术，又降低了发射机锋的功率要求。在使用步进频率连续波技术的时候，可以利用雷达技术进行一维距离的高分辨率，连续发射调制系统进行N个载频线性跳变得窄带宽脉冲序列，其中连续的脉冲总数与距离向分辨率以及最大探测距离之间建立明确的关系，连续脉冲电流的运作形式有效规避了数据采样的缺陷，多于分辨单元的数量。

（二）合成孔径雷达技术的应用

根据步进频率连续波技术的应用特点，IBIS-L地基雷达系统在计算机技术的控制下形成步进频率连续波技术的走-停模式，形成完整的数据采集，雷达模块的采样间隔为5mm，也就是在雷达的滑轨上每移动5mm就会连续地发射和接收一次观测目标的雷达后向散射信号，对在不同位置的雷达接收信号情况进行回波和聚焦，有效提高对于各个方位的分辨率，利用雷达与目标的相对运动过，将较小尺寸的真实天线孔径合成为较大的等效天线孔径的技术，实现合成孔径雷达技术。

三、山体滑坡灾害后地基雷达干涉就测量技术在稳定性评估中的应用

在我国的南方地区，山体滑坡灾害时有发生，南方地区的山体结构多是东高西低，最高点与最低点之间的山谷非常容易受到山体滑坡灾害的侵袭，滑坡山区的地形结构包括陡崖、斜坡以及河谷堆积地貌。

在山体滑坡灾害之后观测技术的应用包括了观测站选址以及数据采集方案的制定，在做这一部分工作的时候，地基雷达干涉测量技术在应用的时候应当注意的几个因素包括：首先，测量设备的牢固性问题，在观测的过程中不能发生移动，否则会对雷达监测数据的准确性产生影像，其次，要对监测设备的安装位置进行雷达视线向与形变方向的一致性保障。最后，对于雷达入射角的选取，要重点权衡地距分辨率与后向散射信号强度，二者指标紧密的联系在一起，提高散射信号的强度，所有用于观测和数据采集的设备都要确保安全和准确，尽量放置在安全的地段，保障拍摄画面不出现阴影、叠掩、顶底倒置等等畸形的情况。

在设置和分析数据的时候，可以设置估计信噪比、相干系数以及相位稳定性阈值，进而筛选出稳定的相干目标点，在相干的目标点上进行初始的形变时间确定和时间序列的分析，在使用IBIS-L系统数据分析技术的时候，可以采用Ku波段雷达进行分析，波长在17.4mm，最终形成一个稳定的无需处理的图形配准以及地形为相位补偿。当前在应用该项技术的时候，连续模式下的数据采集时间较短，目标形变速率在相邻的SAR影像中存在了一定的时间间隔，需要在实际数据分析的过程中考虑地形结构的实际形变程度、温度、湿度以及气压等等变化，在数据分析的时候取一定的相位稳定区域，设置一定数量的估计信噪比，对所有的加权平均情况建立大气相位校正时序曲线，让每一步数据分析更加准确，得到的相干目标点形变更加完整，有效缩短观测的时间以及滑坡之后的重建治理问题，使得结构更加稳定，做好后期的建设和稳定。

在使用地基雷达干涉测量技术的时候，要对累积形变的结果进行分析和确定，包括：第一，治理后的危岩是否处在稳定的状态要进行合理的评估和处理，监测这部分数据的时候要时刻与地质部门保持紧密的联系，进行数据准确性以及稳定性方案合理性的确认。第二，滑坡坡体上如果存在比较明显的活动区，要对活动区较为明显的堆积松散土进行确认和引导，确认滑坡形变之后的特征变化，分别进行危险岩带的典型特征结构分析，形成较为稳固的控制范围，做好测量精度的计算，分析当地的气候特征是否会对松散堆积部位产生再次的影像，是否还会再次突发山体滑坡的问题，这个时候要分析灾后地区的降雨问题、滑坡的速率以及各个时间段的气压、温度要素，提高灾后的稳定性保障。

四、总结

随着社会经济的发展以及建设，自然生态环境的稳定性一直存在较大的问题，造成的自然灾害数量多，影响范围广，对于社会的稳定以及长治久安有较大的影响，为了推动社会的稳定发展，本文重点分析了山体滑坡自然灾害后的自然生态环境的稳定性分析，从地基雷达干涉测量技术的应用出发规避滑坡后的稳定性问题，做精准的自然结构的稳定性分析和评估，制定出最适合危岩结构的稳定状态，契合观测结构，最大限度的控制山体滑坡后的灾害问题，将山体滑坡后的次生灾害降低到最小，为社会的稳定发展以及长治久安奠定良好的基础，推动生态环境的保护与完善，为今后人与自然的和谐发展和可持续建设奠定良好的基础。

[1]薛亚婷.基于雷达干涉测量技术的不同环境影响因子下兰州市区斜坡灾害识别及敏感性分析研究[D]. 兰州大学, 2015.

[2]李红涛.干涉雷达测量技术在树坪滑坡变形监测中的应用研究[D].三峡大学, 2013.