《定位》杂志专访丨中南大学杨泽发：InSAR是大范围矿山边坡监测利器
杨泽发
中南大学地球科学与信息物理学院教授
近日，为有效防范遏制矿山重特大事故发生，国家矿山安全监察局发布了《关于开展露天矿山边坡监测系统建设及联网工作的通知》，对矿山边坡监测建设作了“硬性规定”（点击蓝字详细了解），其中明确指出推荐使用InSAR技术对矿山边坡进行监测。那么，InSAR技术是什么？有何优势？未来趋势是什么？《定位》杂志带着这些问题独家专访了中南大学地球科学与信息物理学院教授杨泽发。
InSAR技术测距精度高
“其实，InSAR变形监测的核心思想比较简单，卫星或地基SAR传感器通过对同一地区多次测距，通过计算距离差即可测量地表变形。由于InSAR技术测距使用的是电磁波相位信息，所以它的测距精度是比较高。”杨泽发如是说。
相对于GPS、水准仪等传统测量设备，InSAR技术具有全天候、全天时、覆盖范围大、空间分辨率高、成本低等变形监测优势。杨泽发以欧洲空间局哥白尼计划（GMES）中的地球观测卫星“哨兵一号”（Sentinel-1）TOPS干涉模式SAR数据为例，进一步展开介绍：“哨兵一号”空间覆盖范围约为250km×160km，地距向和方位向的空间分辨率约为5m×20m，最短重返周期为6天（以Sentinel-1A和1B星座协同）。理想情况下，利用TOPS模式获取的SAR数据可一次性免费监测约40000km2，最短时间间隔为6天，空间分辨率约为20m的地表形变图。如此高时空分辨率的地表形变图是传统测量手段几乎无法获得的。
InSAR技术精准评估与预警仍有难度
InSAR技术形变观测值时间分辨率不足，特别是星载SAR，难以满足矿山边坡滑坡预警需求
“仍以‘哨兵一号’为例，即使其重返周期最短为6天，远比一般SAR卫星十几天的重返周期短，但从边坡滑坡等地质灾害预警角度，数天时间仍然过长。”杨泽发说。
InSAR技术变形监测的空间维度信息不足，容易误判或错判边坡滑坡风险
“受SAR卫星侧视成像的影响，单一平台或轨道InSAR技术监测的地表变形是沿雷达视线方向的一维形变，而非三维空间中的真实变形矢量，因此难以客观反映矿山边坡真实的变形特征，从而造成滑坡风险的错判或漏判。”
不同边坡地质条件差异较大，仅通过InSAR技术监测地表几何变形信息的准确性不高
“虽然地表变形是边坡运动学的主要表征之一，但是同样的变形量级发生在不同的边坡上，有些边坡可能就垮了，而有些边坡可能就不垮，垮或不垮与边坡地形地貌以及地质条件关系很大。因此，仅依赖于变形信息或者统一的变形阈值预警矿山边坡滑坡可靠性不高。”杨泽发说。
多方合力，破解难题
“比如联合政府与企业，通过SAR卫星星座组建、InSAR卫星小型化，甚至地球静止轨道SAR卫星研发等途径，提升InSAR技术监测矿山边坡时间分辨率；充分发挥高校和科研院所的瓶颈攻关能力，研发矿山边坡三维变形InSAR精细监测理论，联合天-空-地-深等多源新型测量手段，建立一套同时顾及InSAR几何变形、边坡地质地貌以及环境物理量的矿山边坡滑坡高精度监测预警技术体系；联合校企，建立科技成果转化推广与需求反馈的优化联动机制，形成矿山边坡监测预警的完整理论、技术和硬件装备。”
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