Развитие инновационных методов статического и динамического структурного моделирования позволит резко повысить возможности прогнозирования процессов деформаций, снизив таким образом риск возникновения катастроф.
Фундаментальной предпосылкой того, что все математические модели должны соответствовать реальности, является наличие точных и плотных наблюдений, как с геометрической точки зрения, так и относительно граничных условий. Известные методы мониторинга (геодезические, геотехнические, тензиометрические) позволяют контролировать набор конкретных контрольных точек, определяя локальные деформации, вращения и перемещения.
Преимущества:
- Высокая чувствительность системы к незначительным величинам деформаций, большой диапазон измерений, Высокая точность измерения - 0,1 мм.
- Автоматизация процесса измерений.
- Возможность визуализации результатов измерений.
- Высокая скорость радарных измерений.
- Интерферометрический радар может использоваться как днем, так и ночью, а также в любых погодных условиях.
- Обеспечение измерений на больших расстояниях от исследуемого объекта – до нескольких километров.
- Охват большой площади измерений.
Области применения:
Мониторинг
- стабильности уступов и бортов открытых горных выработок;
- деформаций и обрушений подземных горных выработок;
- статического и динамического состояния мостов, дамб, открытых трубопроводов, зданий и других линейных объектов;
- зданий, сложных инженерных сооружений и склонов в режиме реального времени;
- оползней и камнепадов;
- перемещений ледников.
Принцип работы
Наземный интерферометрический радар представляет собой радиолокационный датчик, работающий в диапазоне частот 16,6-16,9 ГГц, способный предоставлять 2D-изображения и оценивать незначительные деформаций, используя методы дифференциальной интерферометрии, т.е. сравнения двух съемок разных периодов измерений. Высокая внутренняя точность позволяет использовать его для непрерывного мониторинга крупных природных и инженерных структур и объектов.
Системы наземных радаров осуществляют синтетическую апертуру SAR (движение антенны радара) путем линейного (по рельсе) или кругового передвижения датчика радиолокатора во время передачи сигнала непрерывной волны, модулированной частотой. На основе сырых данных измерений, полученных с помощью соответствующей фокусировки, получают двумерное изображение дальности – азимута. Повторяя прием в разное время и применяя методы дифференциальной интерферометрии, генерируют двумерные изображения смещения линии визирования. Зная местоположение радара, можно проецировать 2D-радиолокационные изображения на цифровую модель местности (DTM), получая расчетное 3D-представление развития деформационных процессов.
Наземный интерферометрический радар обеспечивает непрерывную картину перемещений всей наблюдаемой площади, которая может достигать сотен тысяч квадратных метров. Радиолокационная система одновременно измеряет смещения всех точек в зоне, освещаемой лучом антенны, с точностью до 0,1 мм. Доступ к объекту не требуется, поскольку дистанционный структурный мониторинг может осуществляться без установки датчиков или визирных целей на поверхности объекта мониторинга.
Б. Хиллер, к.т.н., Технологии интерферометрических радарных измерений для мониторинга деформаций инженерных сооружений и опасных геологических процессов