在矿山开采作业中,矿山边坡的稳定性关乎着生产安全与经济效益。随着技术的不断演进,InSAR 与 GNSS 技术的融合应用,为矿山边坡监测带来了降低成本、提高效果的新契机,成为矿山安全生产领域的重要突破方向。
GNSS 技术在平面位置测量方面表现出色,通过合理规划观测时间与卫星选择,能有效减弱各类误差对平面测量的影响。然而,在高程测量上,由于卫星分布不对称,致使误差难以消除,高程精度低于水平精度。为达到高精度监测要求,往往需要投入更多的观测设备与时间成本,增加了人力、物力的消耗。以传统的 GNSS 监测矿山边坡为例,为弥补高程精度不足,需频繁进行重复测量和多设备交叉验证,这无疑加重了监测成本负担。
InSAR 技术借助合成孔径雷达对同一地区的两幅复数值影像数据进行相干处理,从而获取地表高程数据。其具有极高的理论监测精度,以 X 波段合成孔径雷达卫星为例,波长约 3.1 厘米,多数 SAR 卫星相位观测精度可达 1/100 波长,理论上能够实现毫米级监测。这一高精度特性,使得 InSAR 技术成为解决 GNSS 高程精度短板的关键。而且,InSAR 技术无需在监测区域大规模铺设地面设备,通过卫星遥感即可获取数据,大大降低了设备购置、安装与维护成本。
李陶团队深入研究并实践了 InSAR 与 GNSS 技术的融合。在金沙江溪洛渡水电站大坝形变监测以及湖北巴东地质灾害国家野外科学观测研究站滑坡变形监测项目中,团队通过在滑坡体观测墩上安装北斗角反射器,成功将 GNSS 的高程精度修正至 1 - 2 毫米。这种融合方式,既利用了 GNSS 在平面测量上的优势,又借助 InSAR 提升了高程精度,避免了为追求高精度而过度投入 GNSS 设备的情况,有效降低了整体监测成本。同时,高精度的监测数据能够更及时、准确地反映矿山边坡的微小变化,提高了监测效果,为矿山安全生产提供了有力保障。
矿山边坡监测属于工程测量范畴,各个矿山所处的地理环境、气候条件以及电磁干扰情况千差万别。这就导致通用的 GNSS 监测设备在不同矿山采集的数据精度参差不齐,难以提供稳定、精准的监测服务。为了达到有效的监测目的,往往需要投入额外的资源进行数据校准与补充,增加了不必要的成本支出。
承建企业针对不同矿山的特点,围绕设备类型、站点布设以及软件算法等方面开展定制化服务至关重要。根据矿山的地形地貌选择合适的 GNSS 设备类型,能够在满足监测精度要求的同时,避免过度配置设备造成的成本浪费。科学合理地进行站点布设,充分考虑矿山的地质结构、信号遮挡等因素,确保监测数据的全面性与准确性。同时,优化软件算法,使其能够更好地适应矿山复杂的监测环境,提高数据处理效率与精度。通过定制化服务,不仅降低了因不匹配而产生的额外成本,还显著提高了监测效果,精准获取矿山边坡的变形信息。
目前,国家对北斗原始观测值数据流传输设置了严格的保密及政策审查限制。这在一定程度上保障了信息安全,但也增加了北斗技术在矿山边坡监测等领域应用的制度成本。对于中小企业而言,复杂的审批流程和高昂的合规成本使得他们在应用北斗技术时望而却步,限制了技术的广泛推广与应用,进而影响了整体监测成本的降低和效果的提升。
李陶建议湖北省对现有北斗实时数据流传输相关保密和审查制度进行适当调整。通过政策优化,能够吸引更多中小企业参与到北斗技术的创新应用与定制化服务中。中小企业的活跃参与将带来更多的技术创新思路和竞争活力,促进技术成本的降低。例如,企业可以通过技术创新研发出更经济实用的北斗监测设备,或者优化数据传输与处理流程,减少不必要的资源消耗。这不仅有助于降低矿山边坡监测的技术应用成本,还能推动北斗技术在矿山领域的广泛应用,提高整体监测效果,为矿山安全生产提供更全面的技术支持。
InSAR 与 GNSS 技术的融合,配合定制化服务以及合理的政策调整,在降低矿山边坡监测成本的同时,显著提高了监测效果,为矿山安全生产筑牢了坚固防线,推动矿山行业朝着安全、高效的方向发展。