[发明专利]基于远程无线通讯的地基SAR流域库岸形变监测装置

说明书

本发明公开了一种基于远程无线通讯的地基SAR流域库岸形变监测装置，属于变形监测领域。该装置由形变监测模块、供电模块、气象数据采集模块、4G通讯模块、精度评定装置组成。所述的变形监测模块包括线性导轨和地基SAR系统传感器；所述的供电模块包括太阳能电池板、备用柴油发电机、蓄电池；所述的气象数据采集模块包括数据采集仪、各类传感器、各类配件；所述的4G通讯模块为信息传输装置，用于向控制中心传递监测数据；所述的精度评定装置为角反射器，用于评定地基SAR的观测精度。该装置克服了常规库岸变形监测手段的缺点，有利于推动流域库岸监测技术的发展。

技术领域

本发明属于变形监测领域，具体涉及一种基于远程无线通讯的地基SAR流域库岸形变监测装置。

背景技术

随着我国水利事业的蓬勃发展，我国修建了一系列大型水利枢纽工程，监测任务是这些水利枢纽工程后期运行过程中的重中之重。目前，我国水利枢纽工程基本上实现了对坝体的全方位监测，并且部分大坝已经实现了监测自动化，如小湾、漫湾等。但是，对于流域库岸边坡的监测还处于起步阶段，鉴于现有技术手段不足，且需要监测的范围达几十公里甚至数百公里，大部分库岸边坡缺乏有效的观测手段，不能对流域库岸的变形做出实时准确的预警。水库蓄水后，库岸滑坡是水利水电工程中最常见的地质灾害之一，往往会造成巨大的社会损失和经济损失，因此对流域库岸边坡的监测是必不可少的。

目前我国流域库岸边坡的变形监测设备主要有全站仪、变形传感器、三维激光扫描仪、GPS等。全站仪可以通过高精度连续观测，获取高精度流域库岸形变信息，但是水利水电工程一般修建在高山峡谷之中，库岸边坡一般攀爬难度较大，采用全站仪对库岸边坡进行观测往往只能获取少量点状变形信息，需要大量人力物力，而且实现全流域覆盖基本不可能。变形传感器虽然能够实现数据的自动采集，但其获得的也是点状监测信息，而且后期运行维护成本非常之高，经济性较差。三维激光扫描仪可是实现较大范围的观测，但是测量精度有限，时效性也较差，不能及时、精确的获取流域库岸的变形信息。GPS在观测精度以及观测范围方面具有明显的优势，但是受天气及卫星轨道的限制，不能实现全天候观测。

地基SAR是21世纪初兴起的一种有效的形变测量技术，该技术基于微波探测主动成像方式获取监测区域二维影像，通过合成孔径和步进频率技术实现雷达影像距离向和方位向的高空间分辨率观测，通过干涉技术可实现毫米级的微变形监测。地基SAR可以进行大范围连续观测，观测周期最短可以达到数分钟，并且具有更好的空间分辨率，在安装与布设方面也比较灵活，能够实现多方位监测，获取任意方向的形变，从而消除基线的误差影响。

地基SAR在形变监测领域已经得到了广泛的应用。国外方面，Tarchi等于 2003年利用地基SAR监测意大利的Tessina滑坡，结果与传统光学仪器监测结果相比，测量控制点位移量的最大互差3mm之内。2005年，Noferini在对意大利 Citrin Valley的边坡进行观测时首次在地基SAR系统中采用PS技术来修正大气相位，最终的监测估计结果与GPS测量结果相差很小。Ventisette利用地基SAR 监测意大利卡拉布里亚地区的紧急滑坡，监测结果表明该滑坡对高速公路的影响较小。Luzi等利用地基SAR监测高山冰川流速，其监测结果与其他遥感技术监测结果基本一致。国内方面，刘洪一等将地基SAR应用于堤防位移监测，认为地基SAR能够准确的观测堤防表面变形信息。柳林等利用地基SAR连续观测新疆和静县铁矿冰川表面流速，得到地基SAR技术可以快速、高精度地获取山地冰川的表面流速信息的结论。刘小阳等利用地基SAR技术对基坑边坡进行监测，采用加权圆周中值滤波滤除热噪声和环境噪声的影响，得到了高质量的SAR图像，通过与高精度全站仪监测结果对比，验证了地基SAR具有亚毫米级精度。

地基SAR虽然在多个领域得到了广泛的应用，但在水利枢纽工程尤其是流域库岸监测方面应用较少。目前传统的监测技术并不能满足流域库岸的监测要求，导致大多数流域库岸仍缺乏有效的监测，因此迫切要求提出一种能够适应流域库岸边坡大范围、全天候、高精度监测的新装置。

发明内容