微變形邊坡雷達(dá)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀文獻(xiàn)綜述1.1國(guó)外現(xiàn)狀合成孔徑雷達(dá)成像技術(shù)，最早由美國(guó)谷德億公司的卡厄.威力于20世紀(jì)50年底初提出[23]。他提出利用多普勒頻率進(jìn)行分析來提高雷達(dá)的分辨率，然后伊麗挪大學(xué)的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)獲得了SAR影像。1957年，美國(guó)密至安大學(xué)考特羅納與離斯共同研制了機(jī)載合成孔徑雷達(dá)[24]。1978年，美國(guó)發(fā)射了星載合成孔徑雷達(dá)的衛(wèi)星SeaSAT[25]，奠定了之后星載合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量的發(fā)展。合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量技術(shù)由Graham[26]于1974年提出。1986，美國(guó)宇航局在CV990飛機(jī)上應(yīng)用了機(jī)載合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)[27]，并在飛機(jī)上相隔一段距離安裝兩個(gè)雷達(dá)微波接收機(jī)，以此同時(shí)獲得兩個(gè)不同的合成孔徑雷達(dá)圖像。由于兩個(gè)接收機(jī)之間有一定距離因此可以形成空間基線，進(jìn)而可以進(jìn)行干涉處理，從而獲得飛行區(qū)域的高分辨地形數(shù)據(jù)。2000年，由美國(guó)、意大利、德國(guó)共同推進(jìn)的SRTM計(jì)劃[28]，通過雙天線合成孔徑雷達(dá)干涉處理，獲取了地球陸地區(qū)域的約百分之80的高分辨率雷達(dá)圖像，其干涉測(cè)量高程精度高達(dá)6m[29]，這對(duì)于航天，軍事上有重點(diǎn)意義。邊坡微變形雷達(dá)是在星載合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量技術(shù)上發(fā)展而來，相比于傳統(tǒng)機(jī)載或星載合成孔徑雷達(dá)，邊坡微變形雷達(dá)由于采用定點(diǎn)監(jiān)測(cè)因此沒有空間基線，干涉相干性更高，監(jiān)測(cè)精度也得到大幅度提高，并且能達(dá)到亞毫米級(jí)別。邊坡微變形雷達(dá)相比于傳統(tǒng)邊坡監(jiān)測(cè)手段具有全天候?qū)崟r(shí)在線監(jiān)測(cè)、監(jiān)測(cè)精度高、監(jiān)測(cè)覆蓋范圍廣的的特點(diǎn)，能夠很好的對(duì)滑坡進(jìn)行預(yù)警，保障人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。邊坡微變形雷達(dá)在國(guó)外，最早由Tarchi[30]等學(xué)者于1999年運(yùn)用于大壩的形變探測(cè)。由于連續(xù)線性調(diào)頻信號(hào)雷達(dá)具有成本低，操作簡(jiǎn)單，信號(hào)采樣高效等特點(diǎn)。開始不斷有學(xué)者對(duì)邊坡微變形雷達(dá)在建筑、水壩、邊坡上進(jìn)行研究。邊坡微變形雷達(dá)大體分為實(shí)孔徑雷達(dá)和合成孔徑雷達(dá)：實(shí)孔徑雷達(dá)的特點(diǎn)為發(fā)射天線長(zhǎng)度固定，然后通過機(jī)械掃描獲取監(jiān)測(cè)區(qū)域的雷達(dá)圖像，例如，南非的MSR微變形雷達(dá)系統(tǒng)以及澳大利亞的SSR微變形雷達(dá)系統(tǒng)都是采用大孔徑天線發(fā)生窄波數(shù)，通過不斷機(jī)械不斷旋轉(zhuǎn)從不同角度對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行掃描，以獲得雷達(dá)圖像；合成孔徑雷達(dá)可根據(jù)發(fā)射信號(hào)分為步進(jìn)頻率和調(diào)頻連續(xù)波兩種合成孔徑雷達(dá)，通過不斷運(yùn)動(dòng)來達(dá)到合成虛擬孔徑天線因此被稱為合成孔徑雷達(dá)，常見的例如意大利以及荷蘭直線滑軌型雷達(dá)，通過在機(jī)械滑軌上不斷移動(dòng)雷達(dá)并且進(jìn)行采樣，最終進(jìn)行合成獲得SAR影像圖。澳大利的SlopeStabilityRadarSSR[31]由GroundProbe研發(fā)，模式實(shí)孔徑雷達(dá)，采用X波段電磁波，帶寬為100MHz，監(jiān)測(cè)量程850米，水平掃描角度270度，仰角向122度。測(cè)量精度，采樣間隔小于30min。應(yīng)用案例：新南威爾斯州的UpperHunter歐文山露天礦[32]，歐文山露天礦是澳大利亞最深的露天煤礦，SSR由于其對(duì)歐文山露天礦預(yù)測(cè)多達(dá)一千五百萬立方米的坍塌預(yù)警[33]，于2005被新南威爾斯礦業(yè)協(xié)會(huì)頒發(fā)職業(yè)監(jiān)控與安全創(chuàng)新獎(jiǎng)勵(lì)。2015年，首次引進(jìn)我國(guó)，并被應(yīng)用在內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗東部的黑岱狗露天煤礦[34]（a）（b）圖1.3左澳大利亞SSR系統(tǒng)右意大利IBIS系統(tǒng)意大利IngegneriaDeiSistemi,IDS公司與佛羅侖撒大學(xué)合作開發(fā)的微變形雷達(dá)ImagebyInterferometricSurvey,IBIS[34]，采用17G頻段，波長(zhǎng)17.4cm，ku波段電磁波，波段為ku波段，工作距離為最大4.5km，滑臺(tái)長(zhǎng)度2m，掃描帶寬300MHZ，距離分辨率0.5m，方位向分辨率4.3mrad，數(shù)據(jù)采集時(shí)間3min，功耗100w，放水等級(jí)IP66。意大利IBIS邊坡雷達(dá)是最早進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)的，而且商業(yè)化程度高，在國(guó)外有許多案例，在國(guó)內(nèi)許多高校設(shè)計(jì)院也對(duì)其有相關(guān)研究：2014武漢大學(xué)采用了IBIS對(duì)長(zhǎng)江兵寶劍峽鏈子崖進(jìn)行了測(cè)試，并使用三維激光掃描坐標(biāo)系與IBIS坐標(biāo)系進(jìn)行匹配，并放置了角反射器，架設(shè)全站儀追蹤角反射器以及懸崖上幾個(gè)點(diǎn)的位移與IBIS的監(jiān)測(cè)位移進(jìn)行了對(duì)比[35]。2015年中國(guó)地質(zhì)大學(xué)對(duì)隔水巖水電站進(jìn)行了為期7天的觀測(cè)，整體位移在1.5mm內(nèi)，并對(duì)云南蘭坪縣黃登水電站的邊坡進(jìn)行為期3天的觀測(cè)，最大累計(jì)位移達(dá)到了6mm[36]。2016年云南堰塞湖岸邊由于地震影響，巖體處于活躍的狀態(tài)，而傳統(tǒng)的邊坡測(cè)量手段如全站儀、水準(zhǔn)儀等無法進(jìn)行架設(shè)，于是采用了IBIS對(duì)堰塞湖邊坡安全隱患進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，并選取了9代表性監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間追蹤分析邊坡的穩(wěn)定性，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間觀測(cè)該9個(gè)點(diǎn)的位移量均在內(nèi)[37]。2018年西北勘測(cè)設(shè)計(jì)院采用IBIS對(duì)隔岸大壩形變監(jiān)測(cè)并與垂線監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比[38]。荷蘭Metasensing[39]公司采用調(diào)頻連續(xù)波的方式,模式為直線滑軌合成孔徑，17.2GHz，Ku波段，帶寬300MHz,最大工作距離4Km，距離向分辨率0.5m，方位向4.8mrad，采集時(shí)間10s,測(cè)量精度亞毫米級(jí)別，如圖1.4（a）所示。FastGBSAR在我國(guó)也在實(shí)際應(yīng)用。2018年四川大學(xué)對(duì)校內(nèi)的人工大壩模型進(jìn)行了測(cè)試，并采用三維激光掃描模型與FastGBSAR進(jìn)行了對(duì)比，模型放水時(shí)視線方向位移達(dá)到了2mm[40]，2019年湖南科技大學(xué)采用了FastGBSAR對(duì)硐室開挖地基高邊坡進(jìn)行監(jiān)測(cè)且對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，且采用了全站儀與FastGBSAR數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果顯示FastGBSAR監(jiān)測(cè)精度能夠達(dá)到亞毫米級(jí)別，沉降在以內(nèi)[41]2019年蘭州交通大學(xué)對(duì)青藏高原東部的錦屏水電站進(jìn)行了形變監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)，并與RIEGL公司的VZ-2000三維激光掃描進(jìn)行了為期2天的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，且雷達(dá)掃描數(shù)據(jù)與三維激光掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行了融合。大壩的最大形變量為10mm，精度達(dá)到了亞毫米[42]由歐盟聯(lián)合研究所JointResearchCentre研發(fā)的LISA微變形雷達(dá)，如圖1.4（b），監(jiān)測(cè)精度達(dá)到亞毫米級(jí)別，采用ku波段18Ghz微波信號(hào)，帶寬500MHZ，采用滑軌式合成孔徑掃描方式，軌道長(zhǎng)度2.8公里，并應(yīng)用在冰山、滑坡、大壩、火山等監(jiān)測(cè)項(xiàng)目[43]。瑞士GAMMA公司研制GammaPoratbleRadarInterferometry，GPRI雷達(dá)[44]，采用旋轉(zhuǎn)式掃描，17.2G波段微波信號(hào)，天線長(zhǎng)度2.06m，帶寬200MHZ，最大監(jiān)測(cè)距離4km，方位向分辨率6.9mrad，采樣間隔小于20min。瑞士GAMMA公司成立于1995年，主要做星載雷達(dá)信號(hào)處理，旗下gamma軟件是星載雷達(dá)影像處理專業(yè)軟件，其GPRI搭配的也是自家旗下的gamma雷達(dá)影像處理軟件。（a）（b）圖1.4國(guó)外邊坡雷達(dá)系統(tǒng)西班牙伽泰洛尼亞大學(xué)研制RiskSAR極化微變形雷達(dá)[45]，相比其他幾家微變形雷達(dá)，RiskSAR擁有極化處理，通過發(fā)射水平極化H，以及垂45直極化V脈沖波，更加完整的記錄雷達(dá)目標(biāo)物回波特性，極大增加了雷達(dá)對(duì)目標(biāo)物信息的捕獲能力。英國(guó)的雪尓大學(xué)TheUniversityofSheffield、日本東北大學(xué)以及韓國(guó)地球科學(xué)研究所研制的微變形雷達(dá)都是采用矢量網(wǎng)路分析來發(fā)射寬帶信號(hào)[46]。1.2國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)對(duì)微變形雷研究應(yīng)用達(dá)起步較晚，國(guó)內(nèi)微變形雷達(dá)設(shè)備的研發(fā)有：中國(guó)科學(xué)院電子所研制了ASTRO系統(tǒng)，采用合成孔徑的方式，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心研究所蔡永俊等科研人員以安捷倫公司生產(chǎn)的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀作為雷達(dá)微波信號(hào)發(fā)射接受機(jī)制作了微變形雷達(dá)樣機(jī)。并且通過吸波材料進(jìn)行驗(yàn)證微變形測(cè)量的能力，并對(duì)遼寧大廈進(jìn)行測(cè)試實(shí)驗(yàn)[47]。（a）（b）圖1.5中科院ASTRO系統(tǒng)北京理工雷科電子信息技術(shù)有限公司，由北京理工大學(xué)開發(fā)MIMO相控陣微變形雷達(dá)，其原理不同于常規(guī)實(shí)孔徑方式以及合成孔徑方式，采用的是MIMO相控陣原理。最大監(jiān)測(cè)距離4km，ku波段，帶寬1G，距離向分辨率0.15m，方位向7.5mrad，采樣時(shí)間5min，監(jiān)測(cè)精度亞毫米級(jí)別，防水等級(jí)IP66。2013年10月在北京房石山礦場(chǎng)邊坡有應(yīng)用，2014年12月在河北唐山遷安鐵礦場(chǎng)進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)[48]，甘肅以及四川危險(xiǎn)邊坡有應(yīng)用，浙江麗水市大楓灣庫岸邊坡進(jìn)行應(yīng)用，河北省遷安市馬蘭莊某露天礦進(jìn)行應(yīng)用[49]。中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)研究院于2013在國(guó)家科項(xiàng)目支持下，如圖1.6（b），研制了滑軌式微變形雷達(dá)S-SAR，采用的是直線滑軌合成孔徑式方式，ku波段，帶寬500MHZ，滑軌長(zhǎng)度2m，距離向分辨率0.3m，方位向分辨率4.5mrad，最大監(jiān)測(cè)距離5km，采用時(shí)間1-10min，防水等級(jí)IP65,監(jiān)測(cè)精度達(dá)到亞毫米級(jí)別。在西藏自治區(qū)白格村“11.03”白各滑坡中進(jìn)行了應(yīng)急監(jiān)測(cè)。北京市首云鐵礦露天礦進(jìn)行了邊坡安全監(jiān)測(cè)，福建省龍巖市上杭縣紫金山金銅礦排土場(chǎng)進(jìn)行了邊坡安全監(jiān)測(cè)[50]第一章緒論（a）（b）圖1.6北京理工大學(xué)以及安科院內(nèi)蒙古方向圖科技有限公司研制的MPDMR-LSA微變形雷達(dá)，采用直線滑軌合成孔徑的方式，最大監(jiān)測(cè)范圍5km，ku波段，帶寬750MHz，距離向分辨率0.2m，方位向4.5mrad，滑軌長(zhǎng)度2m，防水等級(jí)IP65，監(jiān)測(cè)精度亞毫米級(jí)別。2017年在遼寧某天露天礦投入使用，2018年內(nèi)蒙古某旗某煤礦，礦坑西邦發(fā)生滑坡出現(xiàn)斷層后礦上剝離土進(jìn)行根基回填，采用了MPDMR-LSA進(jìn)行監(jiān)測(cè)[51]。圖1.11MPDMR-LSA微變形雷達(dá)江西云沛科技發(fā)展有限公司自主研發(fā)的360度旋轉(zhuǎn)微變形邊坡雷達(dá)，采用合成孔徑模式，能夠?qū)崿F(xiàn)360度全方位掃描，X/ku波段，帶寬300MHz~1GHz，距離向分辨率0.15至于0.5m，方位向分辨率3~4.5mrad，最高防水等級(jí)IP66，監(jiān)測(cè)精度亞毫米。在邊坡，以及大壩，露天礦監(jiān)測(cè)上均有應(yīng)用。圖1.12云沛科技360度微變形邊坡雷達(dá)在理論以及應(yīng)用方面研究有：2017年太遠(yuǎn)理工大學(xué)對(duì)山西省朔州市平魯區(qū)安家?guī)X露天煤礦采用了微變形雷達(dá)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，并采用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法GA-BP模型結(jié)合微變形雷達(dá)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)滑坡進(jìn)行了預(yù)測(cè)[52]。2018年中鐵第四勘探設(shè)計(jì)院對(duì)武漢地鐵8號(hào)線施工沉降監(jiān)測(cè)采用了微變形雷達(dá)，實(shí)驗(yàn)表明微變形雷達(dá)監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠獲取地鐵施工的地表沉降數(shù)據(jù)，且大部分施工區(qū)域累計(jì)形變?cè)?0mm以內(nèi)[53]。2019年桂林電子科技大學(xué)研究了基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解法對(duì)PS點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別[54]。文獻(xiàn)張帥,賀拿,鐘衛(wèi),胡凱衡,楊紅娟.滑坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)研究現(xiàn)狀及展望[J].三峽大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2021,43(05):39-48.《地質(zhì)通報(bào)》——全方位展示中國(guó)地質(zhì)調(diào)查科技信息的重要窗口及時(shí)了解中國(guó)地質(zhì)調(diào)查與研究最新成果的必備讀物[J].地質(zhì)通報(bào),2021,40(06):1012.[3],國(guó)土資源管理地質(zhì)勘查與年檢.王西林主編,新密年鑒,中共黨史出版社,2012,197,年鑒.[4]李愛農(nóng),南希,張正健,趙銀兵,汪士中,劉睿家.茂縣“6·24”特大高位遠(yuǎn)程崩滑災(zāi)害遙感回溯與應(yīng)急調(diào)查[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào),2018,27(02):43-51.[5]李華,史文兵,朱要強(qiáng),彭雄武.貴州省水城縣“7·23”災(zāi)難性滑坡形成機(jī)制研究[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào),2020,29(06):188-198.[6]汪民.關(guān)于地質(zhì)災(zāi)害防治需要關(guān)注的幾個(gè)問題[J].中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào),2022,33(01):1-5.[7]LiuZijing,QiuHaijun,ZhuYaru,LiuYa,YangDongdong,MaShuyue,ZhangJuanjuan,WangYuyao,WangLuyao,TangBingzhe.EfficientIdentificationandMonitoringofLandslidesbyTime-SeriesInSARCombiningSingle-andMulti-LookPhases[J].RemoteSensing,2022,14(4).[7]楊慶振.大地測(cè)量中不適定問題的正則化解法研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2020,(10):279-280.[8]黨亞民,陳俊勇.GGOS和大地測(cè)量技術(shù)進(jìn)展[J].測(cè)繪科學(xué),2006,(01):131-133+8.[9]NaiquanZheng,LingqiuChen,HongzhouChai,TengfeiBai,XueyingYang.ResearchonGNSS-IRheightmeasurementperformanceofsmartphoneplatform[A].中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室學(xué)術(shù)交流中心、北京市經(jīng)濟(jì)和信息化局、北京市順義區(qū)人民政府.第十三屆中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航年會(huì)論文集——S01衛(wèi)星導(dǎo)航行業(yè)應(yīng)用[C].中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室學(xué)術(shù)交流中心、北京市經(jīng)濟(jì)和信息化局、北京市順義區(qū)人民政府:中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會(huì)組委會(huì),2022:15[10]JiaeUm,SeungUkYoon,HoseongKim,BeomSikYoun,Hyoung-JoonJin,Hyung-KyuLim,YoungSooYun.High-performancesolid-solutionpotassium-ionintercalationmechanismofmultilayeredturbostraticgraphenenanosheets[J].JournalofEnergyChemistry,2022,67(04):814-823.[11]楊洋,王文成,高攀,楊洋,賈志寧,錢戈,徐志敏,趙亞麗.動(dòng)態(tài)軌道稱重光纖布拉格光柵壓力傳感器的設(shè)計(jì)[J].激光與光電子學(xué)進(jìn)展,2022,59(03):301-308.[12]RichetPascal,PolianAlain,VoThanhDung,BottingaYan.Brillouinscatteringinaluminosilicateglassesandmelts