基于GBInSAR技術的微變形監測系統及其在大壩變形監測中的應用

黃其歡,張理想

(1.河海大學地球科學與工程學院,江蘇 南京 210098;2.國土環境與災害監測國家測繪局重點實驗室,江蘇 徐州 221116;3.河海大學文天學院,安徽 馬鞍山 243031)

變形觀測方法可分為地面測量、空間測量、攝影測量和地面三維激光掃描、專門測量4類[1]。地面測量的方法精度高、應用靈活,適用于各種變形體和監測環境,但野外工作量大;空間測量技術可提供大范圍的變形信息,但受觀測環境影響大,如在山區峽谷,GPS衛星的幾何強度差,定位精度低,有些地方則多路徑影響大,定位結果不可靠;與前2種方法相比攝影測量外業工作量少,可以提供變形體表面上任意點的變形,但精度較低,地面三維激光掃描技術遙測的距離有限(小于1km),變形監測固有誤差達數毫米,且隨著遙測距離的增大精度急劇降低;專門測量手段相對精度較高,但僅能提供局部的變形信息。

合成孔徑雷達干涉(synthetic aperture radar interferometry,InSAR)技術可全天時、全天候、高精度地進行大面積地表變形監測,是變形監測的前沿技術和研究熱點。但其工程化應用中還存在以下問題[2-4]:①時空失相干降低了干涉圖的質量,影響變形監測的可靠性和可行性;②受可獲取影像數量和空間分辨率的限制,變形監測的時空分辨率難以滿足實際工程需要,特別是難以實現單個建(構)筑物的變形監測。地基合成孔徑雷達干涉(ground based InSAR,GBInSAR)技術基于微波探測主動成像方式獲取監測區域二維影像,通過合成孔徑技術和步進頻率技術實現雷達影像方位向和距離向的高空間分辨率,克服了星載SAR影像受時空失相干嚴重和時空分辨率低的缺點,通過干涉技術可實現優于毫米級微變形監測。……