卫星遥测高原冻土铁路路基沉降变形研究

高原冻土的不稳定性使得冻土区路基变形监测分析极其重要，但受限于高原严酷自然环境条件，当前利用地面现场测量来分析多年冻土路基变形的方法，开展工作极为困难。卫星雷达差分干涉 (D-InSAR)技术是近年来出现的无需地面现场测量作业，就能够获得大范围地表覆盖区域连续点、线、面沉降信息的一种全新地表变形监测分析方法。项目课题针对特殊困难环境下高原多年冻土区路基变形监测与分析问题，研究建立利用卫星D-InSAR"空间遥测"多年冻土区路基表面沉降变形的数据处理方法流程；研究利用D-InSAR获得的独特路基地表变形信息，从大范围连续点、线、面三种角度，分析高原冻土路基变形的特征和规律，为冻土路基稳定性评价提供新的科学依据。项目研究不仅有望从空间全局的分析角度获得冻土路基变形新发现或新知识，从而为更深入地研究冻土工程变形开拓新思路；而且，对于高原冻土区国家重要基础设施长期监测系统建设有重要工程现实意义。

高原冻土的不稳定性使进行冻土区路基变形监测分析极其重要，但受限于高原严酷自然环境条件，当前利用地面现场测量来分析多年冻土路基变形的方法，开展工作很困难。卫星雷达差分干涉 (D-InSAR)测量技术是近年来迅速发展的无需地面现场测量作业，能够获得大范围地表覆盖区域沉降信息的一种新的地表变形监测方法。针对特殊困难环境下高原多年冻土区路基变形监测与分析问题，分析了利用卫星D-InSAR“空间遥测”多年冻土区路基表面沉降变形的可行性、可靠性和独特优势；利用获取的冻土试验区卫星雷达干涉影像数据，分析了不同地物的相干特性以及环境条件对于雷达干涉测量相干性的影响，开展了差分干涉测量多年冻土区路基地表沉降变形的初步试验。研究结果分析表明：①该项技术能够有效地获取冻土区域地表变形信息，从差分干涉测量方法获取的冻土铁路路基沉降变形情况与地面现场变形测量结果是相符合的。②基于差分干涉测量的成果资料，分析发现试验冻土区铁路路基或碎石路基的变形特征主要表现为融沉。③基于差分干涉测量的成果资料，对比分析试验区青藏铁路片石路基或碎石路基与铁路桥梁的变形，结果表明，冻土铁路桥梁比冻土片石路基或碎石路基的变形量小。在青藏高原这种特殊困难的自然地理条件下，采用卫星D-InSAR进行多年冻土区路基变形分析，对改善作业条件、提高监测效率、减少费用、最大限度地减少极其困难的地面人工测量工作量，能起到明显的积极作用，这对于高原冻土区国家重要基础设施长期监测系统建设有重要工程现实意义。