合成孔径雷达在矿山边坡监测中的应用

合成孔径雷达在矿山边坡监测中的应用

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摘要:本文首先分析了合成孔径雷达在矿山边坡监测应用的优势,然后分析了地基SAR形变监测系统,最后分析了合成孔径雷达的发展趋势:民用领域;军用领域;多种类型的合成孔径雷达系统。

关键词:合成孔径;雷达;矿山;边坡

在露天采矿的工程开发中,诸多采矿造成的问题有着很大的严肃性与危害性。进行露天采矿的过程之中,露天的采矿场的行程中有着边坡、斜坡还有大量的其它的坡度可能引发地质方面的灾害。我国的露天采矿之中呈现出了集中开采的趋势,并且此种趋势逐年在不断扩大,形成了大规模的高坡度。在当前的漏天煤矿之中的,大部分的管理模式呈现出了集中化开采的方式,并且其中伴随着开采的范围的增加,严重的情况下影响到了露天矿停产,造成了较大的经济损失。

当前较新的边坡监测的方法主要有:简易的观测法、设站观测法、仪表观测法和远程监测法。各种形式的监测方法之中,需要认识到在实际应用之中,一些方法具有的成熟度,这些方法的成熟度之中很大一部分需要人工定期的实现相应的大量的数据采集,由此,实现滑坡监测的实时性,并且能够利用监测数据的实时与可监测,进而实现远程的监测方法的智能化与自动化,由此,能够在响应的远程监测之中节约大量的人力和物力,并能够实现全天候的实时观测和相应的监测防护。

利用大量的地基以及很大的程度上的雷达方面对于露天矿边坡进行相应的监测、并且其中需要实现长期且连续的监测、扩大覆盖的范围、提升监测的精度,为相应的工作实施大量的人力和财力的节约。

一、合成孔径雷达在矿山边坡监测应用的优势

较之于其它的人工简易的检测方法,由此,相关的地基地基SAR工作在微波波段,可以全天时、全天候对监测区域进行连续监视;并且利用大量的激光和微光的仪器,实现全站和大量的近景的摄影,能够有着较好的监测的手段,由此,地基在整体的GPS、激光全站仪、近景摄影等设站监测手段相比,能够实现定点的监视,以及实现广大区域的发展与检测,由此,在精密的仪器检测地表的过程中,需要按照利用地基SAR不需要在监测区域布设参考点,由此,以免发生因为灾害区域之中大量人工的介入而造成的危险。相较于星载、机载平台的而言,更重要的是地基等测量的方式之中,多角度可以降低相应的误差。

国内的相关的研究工作者在理论和实验的研究阶段,利用星载和平台的数据,就地基的监测的研究较少,但是能够依然有着较好的应用。采用的地基干涉雷达对露天矿边坡进行监测,IBIS的操作性简便、可长期连续监测、覆盖范围广、监测精度高,为工作的实施节约了大量的人力和财力。将IBIS-M型地基干涉雷达应用到露天煤矿边坡监测中,通过对监测数据进行处理分析,与现场变形情况进行对比,总结并设定了相应的预警级别,以期对可能发生的地质灾害进行预警预报。地基干涉雷达的应用实现了传统的边坡的点监测方法跨越到了面监测方法,同时也由原来的人工测量、智能监测发展到了无人值守式信息化监测。

二、地基SAR形变监测系统

在地基检测的系统之中,其中实践了大部分的高度精准的雷大分布的轨道系统,由此,在轨道和相应的供电和电力系统之中,实现大量的系统的数据的存储和保存有着重要的作用。其中系统包含着大量的形式的软件和硬件的系统。由此,需要了解系统之中的大量的雷大系统、轨道分系统、自动和半自动的控制系统,由此,数据存储的形式之中需要关注到相关的主要控制系统。供电与控制分系统负责其中全部的系统的电能的控制与相应的协调的实践。

监测系统之中需要完成数据采集的控制,其中一方面需要负责数

据处理的系统的记录和原始的相应的雷达的成像的处理,并且在图像的差分干涉之中,需要经由较为长时间的序列的位移的变化实现相应的数字高程的图片,并且在特定的位置进行预警和监测。

系统主要特点为:监测距离远,监测精度高;无须在目标区域安装传感器;连续区域覆盖同时监测;自动预警;运输及安装方便,自动化程度高;数据采集时间短;全天时全天候监测;适合矿区环境可长时间工作。

三、合成孔径雷达的发展趋势

合成孔径雷达采用了诸多的先进技术,由此,优于较多常规的雷达,其中具有着如下的优点:远距离全天候成像能力、高分辨能力、自动目标锁定识别的能力、较高的分辨的技术、穿透丛林的技术能力以及机上处理的方式。正是因为合成孔径雷达有着如此诸多的优势,因为更加广泛地应用于了军用领域和民用领域

(一)民用领域

合成孔径雷达便利于实现较高的分辨率,由此,需要对分辨性的东西进行良好的发展和制定相应的用途。由此,需要提升相应的分辨力,最终加上用途中的实现。加强民用距离和相关的二维的分辨率,由此,在民用领域之中,区分已定的大面积和小比例的尺寸原貌;由此,通过二维成像器中通过多种二维分辨力10m×10m即可。二维成像合成孔径雷达民用领域有:1、区域性(例如数十万平方公里)大面积小比例尺寸全貌图;2、水文学应用(例如水灾区实时成像);3、农作物监测和森林监测;4、降雨量估计;5、土壤含水量估计和冬季积雪面积判断;6、大城市及其四周城镇的规划布局;7、对地面岩石分析,可初步估计地下是否有石油或其它矿产资源。

(二)军用领域

可以利用雷达进行敌方军情的侦查;加强敌方炮兵的阵地于坦克等部队的结合,并且侦查相应的前沿的机场和场内的机场的类型;经过导弹或飞机轰炸敌方军事设施后评估敌方损失;就地杂波之中侦查了敌方大量的运动目标。

(三)多种类型的合成孔径雷达系统

多参数的各种雷达系统之中包含着多极化、多频段以及多种的视角需要。根据相应的合成孔径有着大部分的波段、电磁波,合成孔径接收不太难过的信号。就轨道的不同的频段和相应的不同的视角之中,应该进行定量的分析,并且在地面的目标达成相应的雷大散射的情况下,可以看到参数合孔的雷达系统之中必定在实践之中得到相应的重视。干涉合成孔径雷达干涉式合成孔径雷达(In-SAR)技术是在合成孔径雷达基础上发展起来的一种新技术,普通合成孔径雷达的一个很大缺点是对地球表面的三维目标只能产生二维的雷达图像。2000年底,美、德、意联合研制的SRTM卫星发射成功。星载雷达采用双天线雷达干涉法,在10天的飞行中对地球近80%的陆地表面进行了干涉成像,在30m的水平网络上高程测量精度可达6m,由获取数据产生的三维综合地形信息可用于武器制导、导航等。超宽带合成孔径雷达(UWBSAR)是将超宽带技术和合成孔径技术结合起来,使其同时具有很高的距离分辨率和方向分辨率。

参考文献

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