浅谈地面干涉雷达在建筑变形监测中的应用

何泽恒

摘要：地面干涉雷达（IBIS）是以微波干涉技术为核心的雷达装置，相较于传统的雷达装置而言精度高、分辨率高，在诸多工程建设领域中广泛应用。对于建筑工程项目而言，类型逐渐多样化，工程施工中受到诸多因素影响，可能出现建筑变形的情况，威胁到后续施工活动顺利进行，整体施工质量受到 不良影响。所以，在建筑工程变形监测中应用地面干涉雷达，可以高效采集信息，了解建筑变形情况，及时调整建筑施工方案，降低安全事故发生几率，打造高质量的建筑工程项目。文章就建筑变形监测中地面干涉雷达应用情况进行分析，在把握地面干涉雷达优势所在，在实际工作中有效应用。

关键词：建筑变形;地面干涉雷达;变形观测;高分辨率

IBIS 是一种微博传感器，呈现出主动式的特点，在建筑观测中可以规 避气候条件和光照因素干扰影响，实时监测。基于 IBIS 技术进行建筑变形 监测，可以实现建筑变形和沉降等问题有效观测，及时发现隐患、及时解 决。作为 IBIS 的代表技术，合成孔径雷达差分干涉测量技术应用，在重复 轨道干涉测量模式下获取变形信息，但是空间分辨率和时间分辨率偏低。IBIS 在实际应用中，通过干涉测量技术实现建筑变形高分辨率观测，在提 升观测效率和质量的同时，为后续的工程建设提供坚实保障，打造更符合 社会主义现代化建设要求的工程项目。

1 微变形监测系统

IBIS 可以实现建筑、滑坡、桥梁和大坝等地面设施变形问题的高精度、 全面监测，相较于以往的 GPS 全站仪技术而言，具有鲜明的空间连续覆盖 优势，摸索监测对象的变形规律来指定合理的圆，最大程度上规避安全事 故出现。IBIS 操作简单、便捷，不需要专门的反射装置配合即可实现建筑 变形观测，不需要人工进入变形体内监测，在保障人员妊娠安全的同时，最大程度上规避对建筑变形体不良影响[1]。

1.1IBIS 性能

就 IBIS 的类型来看，包含 IBIS2S 和 IBIS2L 两类，前者用于建筑静态 变形监测以及动态振动频率监测，可以满足大型建筑物和桥梁工程的变形 监测需要，提升监测精度[2]。此项技术的测量精度在±（0.1～0.01）mm 左 右，观测图片清晰度 200Hz 左右。后者多在山体滑坡和大坝等建筑物变形 监测中应用，对于预防建筑安全事故和自然灾害发生具有积极作用。IBIS 的最大测量距离达到 200m，范围达到 4km 左右，监测对象的精度为± 0.1mm，监测数据信息效率高，一张图片只需要 5min 即可获取。此种变形 监测系统优势鲜明，在建筑工程变形监测中应用，可以实现持续、高精度 监测，及时发现异常问题，制定有效防控措施，最大程度上降低安全事故 发生几率，对于保障作业人员人身安全有着积极作用。对于建筑变形问题，可以跟踪式监测分析，收集和分析数据信息，并做出合理的防治对策，打 造高质量的工程项目[3]。

1.2IBIS 技术原理

就 IBIS 集合的技术来看，主要有合成孔径雷达技术、步进频率技术和 干涉测量技术。其一，合成孔径雷达技术，即 SAR 技术，可以实现建筑变 形问题实时监测，提升监测图像分辨率。基于 IBIS，主动电脑控制系统天 线，2m 范围内的扫描器轨道上正常运行，多角度、全方位的收集和发射电 磁波。其二，步进频率技术，借助连续波雷达，在一定周期内，间隔一段 时间发射一定频率电磁波，遇到监测目标后可以采集目标距离信息。其三，干涉测量技术，固定时间内发射电磁波，并且接收回波，但雷达发射电磁 波后会出现不同程度的位移，对于不同时间发射的电磁波，接收回波也存 在显著差异。借助干涉测量技术可以有效改善此类问题，实现信息高效采 集[4]。

2 IBIS 系统的构成和特点

IBIS 相较于传统变形监测方式而言，其特点表现在以下几个方面：① 不需要接触监测目标，距离目标一定区域内架设设备来监测;②将监测目 标区域划分为诸多个小区域，实现雷达覆盖区域建筑物变形监测;③测量 位移精度 0.1mm 左右;④昼夜连续观测，最小采样间隔时间为 5min;自动 规划采集，不需要专人负责，实时显示区域建筑物变形情况，可以通过不 同颜色来标识建筑物变形情况。

3 地面干涉雷达在建筑变形监测中应用

建筑变形监测中应用 IBIS，可以实现一个或多个点监测，也可以实现雷达覆盖区域同时检测，实现最大覆盖范围内建筑物变形情况监测。IBIS 相较于 GPS 和全站仪技术而言，具有連续化、覆盖范围大的监测优势。基 于次中心技术和新方法，最大程度上规避气候和人为因素干扰，缩短工作 时间，提升整体工作效率。在建筑变形监测中应用 IBIS，主要表现在以下 几个方面。

3.1 动态监测

结合相关规定，在建筑物施工中通过引入 IBIS 技术，可以实现建筑物 沉降和变形实时监测，采集数据信息来分析和处理，指导后续施工活动顺 利进行，创设安全的施工环境，最大程度上规避后期施工中出现不均匀沉 降和变形问题。同时反馈监测信息提供给勘察和设计部门，获取相较于全 面的资料信息，避免由于变形和沉降问题导致建筑物主体结构受到破坏，建筑结构功能正常使用，将损失降到最低。动态监测方式优势鲜明，可以 结合建筑施工情况来动态监测和调整[5]。

3.2 建筑沉降监测

在建筑沉降监测中应用 IBIS，可以更好的满足当前日益增长的高层建 筑和超高层建筑监测需要。IBIS 中集合了干涉测量技术与合成孔径雷达等 先进技术，满足多目标同时监测需要，及时、全面掌握建筑群变化，将建 筑物安全事故几率降到最低。

3.3 古建筑保护

我国是一个历史悠久的国家，在岁月长河下留下了很多古建筑，是珍 贵的文物遗产，但由于年代较为久远，说到诸多因素影响可能出现建筑物 裂缝、变形、沉降和位移，因此要定期监测古建筑。传统变形监测方法局 限性较大，需要在古建筑物上安装传感器，因此难度较大，甚至会对古建 筑物带来损坏[6]。而 IBIS 不需要接触建筑即可监测建筑变形问题，在满足 建筑变形监测需要的同时，保护古建筑不受损坏。

结论：

综上所述，我国的建筑行业迅猛发展背景下，涌现出很多新式的高层 建筑和超高层建筑，工程结构较为复杂，施工难度较大，具体施工中容易 受到诸多因素影响，导致建筑物出现沉降、变形和裂缝。因此，为了保障 施工质量和安全，通过 IBIS 的应用可以实时监测施工全过程，收集精准的 信息，及时发现和解决不符合施工标准的问题，为后续施工活动有序展开 提供坚实保障。只有这样，才能最大程度上预防安全事故出现，保障人们 的生命财产安全。

参考文献：

[1]丁克良，刘明亮，徐奎，等. 国产地面微波雷达变形监测系统精度 测试与分析[J]. 工程勘察，2019，47（9）：58-63.

[2]饶雄，曹成度，滕焕乐，等. 地基雷达干涉测量技术在城轨交通变 形监测中的应用[J]. 现代城市轨道交通，2018（7）：25-28.

[3]师红云. 基于时序雷达干涉测量的高速铁路区域沉降变形监测研究[D]. 北京：北京交通大学，2013.

[4]蒲川豪，许强，赵宽耀，等. 利用小基线集 InSAR 技术的延安新区 地面抬升监测与分析[J]. 武汉大学学报（信息科学版） ，2021，46（7）：983-993.

[5]李路，洪友堂. 基于 PS-InSAR 技术的太原地面沉降监测研究[J]. 矿 山测量，2020，48（4）：51-56.

[6]李冠楠，谭衢霖，谢酬，等. 基于 DS-InSAR 的复杂山区 铁路沿线 形变监测研究[J]. 中国铁路，2019（2）：59-65.