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          地基合成孔徑雷達在首鋼水廠礦邊坡監測中的應用

          貴陽蘇一光RTK

           

          項目背景

          地基合成孔徑雷達(Ground-based Synthetic Aperture Radar,GB-SAR)干涉測量技術是近十多年間發展起來的地面主動微波遙感形變探測技術。合成孔徑雷達系統采用地基重軌干涉SAR技術實現高精度形變測量,通過高精度位移臺帶動雷達往復運動實現合成孔徑成像,對不同時間圖像相位干涉處理提取相位變化信息,實現邊坡表面微小形變的高精度測量,可有效應用于山體滑坡、大壩壩體、重大建筑設施的變形監測、預警、穩定性評估、結構測試、撓度監測等。具有全天時、全天候、高精度和時空連續測量的技術優勢。當前較為先進的GB-SAR系統LKR-05-KU-S100。
          首鋼水廠鐵礦是一座大型變質巖型磁鐵礦床,是我國最大的冶金露天礦山,也是首都鋼鐵公司最重要的鐵礦石原料基地。水廠鐵礦整個露天采場長度約3.6km,寬度為 1km,采場總體邊坡角 41~50°,最大邊坡垂直高度將達到 660m, 最大凹陷開采深度將達到 430m,在我國大型深凹露天礦山中具有很高的代表性。

           
             
          技術優勢
          1、可進行遠距離遙測,無須在目標區域安裝反射器,無須靠近或進入目標物;
          2、可連續工作時間大于100天;
          3、能夠實現在相同或不同時間間隔內測量同一表面;
          4、在天線波束覆蓋區域內同時監測(一般有幾平方千米),并可以得到動態位移圖;
          5、可監測出目標物的振動信息,精確測出0~50Hz的振動頻率,能夠測出目標物的1~4階振動頻率;
          6、直接、實時監測,通過解析單個像素的信息,能夠得到局部的位移量,實現全目標24小時連續監測,可遙控測量,無須操作人員現場守候;
          7、具有數據采集時間短,設備耗電量小等特點。
           
          解決方案
          根據水廠礦采場的實際條件,結合被監測邊坡的區域分布,邊坡雷達的監測點選址在西排,監測方式采用全天24小時不間斷監測,雷達測量速度為 5min/次,采用實時處理的方式實現邊坡形變實時監測。邊坡雷達的監測位置如右圖所示,綠色扇形區域為雷達波束的覆蓋范圍,該波束可有效覆蓋本次選擇的重點監測區域。
           
             
          本次邊坡的監測結果中有效觀測數據約為6萬像素×2291次測量,圖9中對比了監測區域光學照片與形變監測結果,通過對比可以看到,邊坡雷達的二維形變測量能力使其獲得了海量測量數據,特別是邊坡表面的不同位置處均可以獲得有效的測量,從而可以更精確的表征邊坡表面的位移情況,為滑坡預警提供測量數據支撐。
          為了對形變測量結果進行定量分析,從處理結果中選擇左圖所示的 A、 B、C、D 四個代表性區域,分別是:A:受作業車輛作業影響較小的采場邊坡;B:作業車輛附近的邊坡,坡度較緩;C:作業車輛附近的邊坡,坡度較陡;D:傳送帶下經加固的陡邊坡。

           

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