“星地一体化”矿场边坡监测成功应用
来源: | 作者:202359609710013 | 发布时间: 2022-01-11 | 5431 次浏览 | 分享到:

2021年12月,智星空间结合星载合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)和物联网(IOT)技术圆满完成了在四川某矿山采场边坡的在线监测服务,得到了用户的高度认可。InSAR技术是指通过建立地球模型、传感器以及轨道参数间的几何关系,结合雷达成像原理和电磁波干涉测量技术获取地表毫米级的形变信息。InSAR技术在监测地表微小形变方面具有独特的优势,已成为当前监测地表变化的新手段。

本次监测区位于四川省某矿区,矿区面积约为1.38km²。为了获取矿区近一年的历史形变信息,选取2021年1月至10月的星载SAR影像,利用时序InSAR技术进行了矿区形变监测。在矿区总计识别出1246个形变监测点,矿区监测点密度达到903个/km²;得益于密集的形变监测点,识别出4处明显的沉降中心(图1所示),并且监测到位于边坡处的道路在10个月内的最大形变量达到了3厘米。

图1 时序InSAR技术获取的矿区地表形变速率


相较于均匀沉降,不均匀沉降对矿区边坡和山体的危害更大,容易引发边坡开裂、地裂缝、山体滑坡等灾害。为了进一步评估矿区不均匀沉降,利用形变梯度探测技术识别出了6处明显的不均匀沉降中心,最大坡度达到45°,存在较大的边坡失稳和滑坡风险,如图2所示。

图2 矿区不均匀沉降中心识别


由上述监测结果可以看出边坡道路区域不仅存在较为严重的地面沉降,同时还形成了不均匀沉降中心,由于边坡区域地形坡度较大,且道路经常有重型运输车辆行驶,一旦发生滑坡可能造成严重后果。因此,本方案重点针对边坡公路区域的不均匀沉降区域进行了形变速率剖面分析,如图3所示,横坐标为距离A点的距离,纵坐标为形变速率(单位:mm/y),由A至B随着距离增大地面沉降量随之减小,B点处地面形变表现为抬升。不均匀沉降中心2个端点处的速率差超过75px/y,存在较大隐患。

图3 边坡道路不均匀沉降区形变速率剖面


通过实地调查可以看到此处的边坡道路及上方山体已经出现肉眼可见的裂缝(见图4所示),实地调查的结果验证了星载InSAR技术在矿区形变监测的可靠性和准确性。

图4 矿区形变隐患区实地调查图片


在星载InSAR技术矿区形变监测和分析基础上,在关键位置有针对性地架设了地面监测IOT设备,确保形变隐患区均纳入地面监测,进而实现地面高精度、高频次的监测来保障矿区边坡安全。

图5 地面监测设备架设施工现场照片


图6 智星空间地面监测站


智星空间“天空地信息一体化”矿山边坡监测解决方案将InSAR技术与地面物联网(IOT)相结合,为应急减灾、城市规划、水利、交通等行业提供遥感时空信息决策依据,对SAR卫星应用落地做出了良好的示范。同时,智星空间2022年即将发射的两颗SAR星,势必将赋能更多的遥感应用客户;而逐步发射部署12颗“丝路SAR卫星星座”,将构建具备自主知识产权、高标准、高可用的“天空地一体化”的卫星应用服务体系。同时,该星座也将赋能中国商业SAR卫星应用服务,为各行业用户提供更具大范围、高频次、高精度、高时效的“天空地一体化的解决方案”服务。


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