【地基合成孔径雷达在首钢水厂矿边坡监测中的应用】远距离遥测_连续工作过百天_华测导航

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地基合成孔径雷达在首钢水厂矿边坡监测中的应用
项目背景
地基合成孔径雷达(Ground-based Synthetic Aperture Radar,GB-SAR)干涉测量技术是近十多年间发展起来的地面主动微波遥感形变探测技术。合成孔径雷达系统采用地基重轨干涉SAR技术实现高精度形变测量,通过高精度位移台带动雷达往复运动实现合成孔径成像,对不同时间图像相位干涉处理提取相位变化信息,实现边坡表面微小形变的高精度测量,可有效应用于山体滑坡、大坝坝体、重大建筑设施的变形监测、预警、稳定性评估、结构测试、挠度监测等。具有全天时、全天候、高精度和时空连续测量的技术优势。当前较为先进的GB-SAR系统LKR-05-KU-S100。
首钢水厂铁矿是一座大型变质岩型磁铁矿床,是我国最大的冶金露天矿山,也是首都钢铁公司最重要的铁矿石原料基地。水厂铁矿整个露天采场长度约3.6km,宽度为 1km,采场总体边坡角 41~50°,最大边坡垂直高度将达到 660m, 最大凹陷开采深度将达到 430m,在我国大型深凹露天矿山中具有很高的代表性。

高速边坡在线监测优势
技术优势
1、可进行远距离遥测,无须在目标区域安装反射器,无须靠近或进入目标物;
2、可连续工作时间大于100天;
3、能够实现在相同或不同时间间隔内测量同一表面;
4、在天线波束覆盖区域内同时监测(一般有几平方千米),并可以得到动态位移图;
5、可监测出目标物的振动信息,精确测出0~50Hz的振动频率,能够测出目标物的1~4阶振动频率;
6、直接、实时监测,通过解析单个像素的信息,能够得到局部的位移量,实现全目标24小时连续监测,可遥控测量,无须操作人员现场守候;
7、具有数据采集时间短,设备耗电量小等特点。
解决方案
根据水厂矿采场的实际条件,结合被监测边坡的区域分布,边坡雷达的监测点选址在西排,监测方式采用全天24小时不间断监测,雷达测量速度为 5min/次,采用实时处理的方式实现边坡形变实时监测。边坡雷达的监测位置如右图所示,绿色扇形区域为雷达波束的覆盖范围,该波束可有效覆盖本次选择的重点监测区域。

本次边坡的监测结果中有效观测数据约为6万像素×2291次测量,图9中对比了监测区域光学照片与形变监测结果,通过对比可以看到,边坡雷达的二维形变测量能力使其获得了海量测量数据,特别是边坡表面的不同位置处均可以获得有效的测量,从而可以更精确的表征边坡表面的位移情况,为滑坡预警提供测量数据支撑。
为了对形变测量结果进行定量分析,从处理结果中选择左图所示的 A、 B、C、D 四个代表性区域,分别是:A:受作业车辆作业影响较小的采场边坡;B:作业车辆附近的边坡,坡度较缓;C:作业车辆附近的边坡,坡度较陡;D:传送带下经加固的陡边坡。
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