近日，為有效防范遏制礦山重特大事故發(fā)生，國家礦山安全監(jiān)察局發(fā)布了《關于開展露天礦山邊坡監(jiān)測系統(tǒng)建設及聯(lián)網(wǎng)工作的通知》，對礦山邊坡監(jiān)測建設作了“硬性規(guī)定”（點擊藍字詳細了解），其中明確指出推薦使用InSAR技術(shù)對礦山邊坡進行監(jiān)測。那么，InSAR技術(shù)是什么？有何優(yōu)勢？未來趨勢是什么？《定位》雜志帶著這些問題獨家專訪了中南大學地球科學與信息物理學院教授楊澤發(fā)。

InSAR技術(shù)測距精度高

楊澤發(fā)指出，InSAR技術(shù)以星載或地基SAR傳感器獲取的兩景或兩景以上多時相SAR影像數(shù)據(jù)為基礎，通過干涉處理提取SAR影像覆蓋范圍內(nèi)地表沿著SAR傳感器視線方向的形變信息。

“其實，InSAR變形監(jiān)測的核心思想比較簡單，衛(wèi)星或地基SAR傳感器通過對同一地區(qū)多次測距，通過計算距離差即可測量地表變形。由于InSAR技術(shù)測距使用的是電磁波相位信息，所以它的測距精度是比較高?！睏顫砂l(fā)如是說。

相對于GPS、水準儀等傳統(tǒng)測量設備，InSAR技術(shù)具有全天候、全天時、覆蓋范圍大、空間分辨率高、成本低等變形監(jiān)測優(yōu)勢。楊澤發(fā)以歐洲空間局哥白尼計劃（GMES）中的地球觀測衛(wèi)星“哨兵一號”（Sentinel-1）TOPS干涉模式SAR數(shù)據(jù)為例，進一步展開介紹：“哨兵一號”空間覆蓋范圍約為250km×160km，地距向和方位向的空間分辨率約為5m×20m，最短重返周期為6天（以Sentinel-1A和1B星座協(xié)同）。理想情況下，利用TOPS模式獲取的SAR數(shù)據(jù)可一次性免費監(jiān)測約40000km2，最短時間間隔為6天，空間分辨率約為20m的地表形變圖。如此高時空分辨率的地表形變圖是傳統(tǒng)測量手段幾乎無法獲得的。

2000年左右，InSAR技術(shù)首次被應用于礦山邊坡監(jiān)測，2003年我國有學者嘗試使用InSAR技術(shù)監(jiān)測礦山邊坡?！坝捎趪鴥?nèi)外應用InSAR技術(shù)監(jiān)測礦山邊坡的研究基本同時期起步，加之我國礦山監(jiān)測需求量大，所以目前我國InSAR技術(shù)在礦山領域的研究與應用在國際上都算做得很好?！睏顫砂l(fā)如是說。經(jīng)過近二十年的發(fā)展，InSAR技術(shù)已然成為了礦山邊坡監(jiān)測的利器。

▲中海達地基InSAR HD-SAR300（旋轉(zhuǎn)式）監(jiān)測礦山邊坡

InSAR技術(shù)精準評估與預警仍有難度

無論采用何種手段，礦山邊坡監(jiān)測的最終目標是提前發(fā)現(xiàn)并預警邊坡滑坡災害。但如何利用InSAR技術(shù)回答“哪里有滑坡風險？什么時候會發(fā)生？”等礦山安全生產(chǎn)關心的問題還面臨著三大“攔路虎”。

InSAR技術(shù)形變觀測值時間分辨率不足，特別是星載SAR，難以滿足礦山邊坡滑坡預警需求

“仍以‘哨兵一號’為例，即使其重返周期最短為6天，遠比一般SAR衛(wèi)星十幾天的重返周期短，但從邊坡滑坡等地質(zhì)災害預警角度，數(shù)天時間仍然過長?！睏顫砂l(fā)說。

InSAR技術(shù)變形監(jiān)測的空間維度信息不足，容易誤判或錯判邊坡滑坡風險

“受SAR衛(wèi)星側(cè)視成像的影響，單一平臺或軌道InSAR技術(shù)監(jiān)測的地表變形是沿雷達視線方向的一維形變，而非三維空間中的真實變形矢量，因此難以客觀反映礦山邊坡真實的變形特征，從而造成滑坡風險的錯判或漏判。”

不同邊坡地質(zhì)條件差異較大，僅通過InSAR技術(shù)監(jiān)測地表幾何變形信息的準確性不高

“雖然地表變形是邊坡運動學的主要表征之一，但是同樣的變形量級發(fā)生在不同的邊坡上，有些邊坡可能就垮了，而有些邊坡可能就不垮，垮或不垮與邊坡地形地貌以及地質(zhì)條件關系很大。因此，僅依賴于變形信息或者統(tǒng)一的變形閾值預警礦山邊坡滑坡可靠性不高?！睏顫砂l(fā)說。

多方合力，破解難題

面對上述三個主要“攔路虎”，楊澤發(fā)表示，政府、企業(yè)、高校、科研院所等多方聯(lián)合能加速InSAR技術(shù)在礦山邊坡監(jiān)測與預警方面的落地應用。

“比如聯(lián)合政府與企業(yè)，通過SAR衛(wèi)星星座組建、InSAR衛(wèi)星小型化，甚至地球靜止軌道SAR衛(wèi)星研發(fā)等途徑，提升InSAR技術(shù)監(jiān)測礦山邊坡時間分辨率；充分發(fā)揮高校和科研院所的瓶頸攻關能力，研發(fā)礦山邊坡三維變形InSAR精細監(jiān)測理論，聯(lián)合天-空-地-深等多源新型測量手段，建立一套同時顧及InSAR幾何變形、邊坡地質(zhì)地貌以及環(huán)境物理量的礦山邊坡滑坡高精度監(jiān)測預警技術(shù)體系；聯(lián)合校企，建立科技成果轉(zhuǎn)化推廣與需求反饋的優(yōu)化聯(lián)動機制，形成礦山邊坡監(jiān)測預警的完整理論、技術(shù)和硬件裝備?！?/p>

相信隨著InSAR技術(shù)的不斷發(fā)展、完善以及推廣，InSAR技術(shù)將在礦山邊坡監(jiān)測中發(fā)揮更大作用，為礦山工程的安全管理和風險評估提供更可靠的數(shù)據(jù)支持。

審核編輯 黃宇