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林琿教授

本項目綜合利用雷達差分干涉和全球定位系統技術,增強對青藏鐵路路基形變監測的能力。大型人工線狀建設,包括鐵路、高速公路、大壩、地鐵和輸油管線等,在現代社會的物流和能源交換中起著不可或缺的作用。青藏鐵路是一種典型大型人工線狀建設,穿越長達550多公里的高原凍土區。凍土季節性的凍脹和融沉對鐵路路基穩定性產生重要影響,並能造成凍土區工程施工和維護的損害。因此,為了保障鐵路的安全營運,極需對沿線路基進行持續和有效的監測。

總體而言,雷達差分干涉技術和全球定位系統技術均能獲取毫米級的地表形變精度。然而,單一技術在監測青藏鐵路路基形變時面臨挑戰:首先,基於點觀測的全球定位系統技術無法獲取550公里沿線高密度、精細形變資訊;其次,儘管雷達差分技術可獲取整個觀測區地表形變場,可是在線上狀地物資訊提取方面仍存有問題。


利用PS-InSAR 技術獲取的C和L波段青藏鐵路路基沿線地表形變場
 

試驗場安裝的角反射器

本項目通過對兩種技術優勢的溶合,實現了大型人工線狀建設(例如青藏鐵路)的有效監測;即傳統雷達差分干涉技術通過模型增強具備了線狀地物的處理能力;反之,通過模型的改良和融合,全球定位系統觀測資料可用於雷達差分干涉精度的控制和驗證。因此,我們研發的模型通過對結構物損害形變的探測與發現,可有效適用於大型工程的預警,進而避免或減輕嚴重事故的發生。

本研究中,以青藏鐵路北麓河段為案例,利用C和L波段星載雷達遙感影像,通過時序分析和模型反演,獲取的沿線地表形變場,如圖中所示。監測結果顯示,相對周邊場景,鐵路沿線因人類活動,地表沉降相對顯著。此外,我們還對試驗場進行了實地勘察和佈設儀器。該技術可進一步應用到其他類似的大型人工線狀建設,例如香港高速鐵路或大型橋樑。專案成果獲得了國際同行的肯定,在2011年的亞洲遙感大會上,成果論文獲最佳青年論文獎(Shunji Murai Award)。

林琿教授
香港中文大學
太空與地球信息科學研究所
huilin@cuhk.edu.hk



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