合成孑L徑雷達(dá)干涉測(cè)量技術(shù)及鐵路工程應(yīng)用分析
摘要：研究目的：介紹合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量新技術(shù)的原理、干涉數(shù)據(jù)幾何模式、數(shù)據(jù)處理流程、高程干涉測(cè)量 和形變差分干涉測(cè)量方法；比較雷達(dá)干涉測(cè)量技術(shù)與當(dāng)前常用的數(shù)字高程模型生產(chǎn)方法，分析鐵路地質(zhì)災(zāi)害 監(jiān)測(cè)與青藏線多年凍土區(qū)形變長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)應(yīng)用星載合成孔徑雷達(dá)差分干涉測(cè)量技術(shù)的潛力。 研究結(jié)論：(1)與常用的DEM生產(chǎn)方式相比較，合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量技術(shù)具有一些獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，適合快 速獲取各種范圍、高精度、高分辨率的DEM；(2)在鐵路勘測(cè)設(shè)計(jì)DEM獲取、鐵路地質(zhì)災(zāi)害遙感監(jiān)測(cè)和青藏 線多年凍土區(qū)形變測(cè)量等方面應(yīng)用潛力巨大，建議鐵路工程部門(mén)開(kāi)展該技術(shù)的應(yīng)用研究。

1 概述 近年來(lái)迅速發(fā)展的合成孔徑雷達(dá)(SAR)干涉測(cè)量 技術(shù)，提供了獲取地面三維信息的全新方法 。自歐 空局發(fā)射ERS一1／2衛(wèi)星以來(lái)，由于兩衛(wèi)星前后串接 可以提供僅有一天時(shí)間問(wèn)隔的雷達(dá)干涉數(shù)據(jù)，大大推 進(jìn)了雷達(dá)干涉測(cè)量的研究和應(yīng)用 。2000年，由美國(guó) 國(guó)家航空航天局組織的“航天飛機(jī)雷達(dá)地形測(cè)圖”項(xiàng) 目采用航天飛機(jī)雷達(dá)干涉測(cè)量技術(shù)測(cè)制全球的三維地 形。這是人類(lèi)歷史上第一個(gè)在太空對(duì)全球進(jìn)行三維地 形成像的雷達(dá)系統(tǒng)，標(biāo)志著空間遙感技術(shù)進(jìn)入從二維 信息獲取到三維信息獲取的新階段。雷達(dá)干涉測(cè)量從 而也被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)數(shù)字高程模型(DEM)獲取最為重 要的當(dāng)代遙感技術(shù)發(fā)展成果之一。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)最重要 無(wú)人區(qū)測(cè)圖工 程”，它將在部分區(qū)域應(yīng)用航空機(jī)載雷達(dá)干涉測(cè)量獲 取DEbl和青藏線勘測(cè)設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)昆侖山南部活動(dòng) 斷裂和地震變形帶進(jìn)行衛(wèi)星雷達(dá)遙感干涉測(cè)量。當(dāng) 前，隨著國(guó)內(nèi)外雷達(dá)干涉測(cè)量技術(shù)應(yīng)用的蓬勃發(fā)展，鐵 路工程部門(mén)應(yīng)用雷達(dá)干涉測(cè)量這一新技術(shù)成果是發(fā)展 的必然趨勢(shì)。

2 合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量技術(shù) 干涉測(cè)量是利用復(fù)數(shù)雷達(dá)數(shù)據(jù)中含有的相位信 息，通過(guò)干涉處理來(lái)提取地球表面地形的三維信息。 其基本原理是：利用雷達(dá)傳感器的2副天線同時(shí)成像 或1副天線相隔一定時(shí)間重復(fù)成像，獲取同一區(qū)域的 復(fù)雷達(dá)圖像對(duì)。由于2副天線與地面某一目標(biāo)之間的 距離不等，使得在復(fù)雷達(dá)圖像對(duì)同名像點(diǎn)之間產(chǎn)生相 位差，形成干涉條紋圖，干涉條紋圖中的相位值即為 2次成像的相位差測(cè)量值，根據(jù)2次成像相位差與地 面目標(biāo)的三維空間位置之間存在的幾何關(guān)系，利用飛 行軌道的參數(shù)，即可測(cè)定地面目標(biāo)的三維坐標(biāo)。
2．1 干涉模式 根據(jù)搭載平臺(tái)和使用條件的不同，獲取雷達(dá)干涉 數(shù)據(jù)有3種模式：交叉軌道干涉、沿軌道干涉和重復(fù)軌 道干涉。
2．1．1 交叉軌道干涉 交叉軌道干涉模式要求2副天線安裝在同一平臺(tái) 上同時(shí)獲取數(shù)據(jù)，多用于機(jī)載系統(tǒng)。它的優(yōu)勢(shì)在于精 度高而且機(jī)動(dòng)性能好。其干涉幾何如圖1所示，飛行 平臺(tái)上2副天線的安裝位置與飛行方向垂直。在該模 式下，干涉相位差是由于地面目標(biāo)的高度變化引起的， 所以主要用于地形制圖和地形變化監(jiān)測(cè)。2000年的 航天飛機(jī)雷達(dá)全球測(cè)圖計(jì)劃由裝載在航天飛機(jī)上的雷 達(dá)主天線和從航天飛機(jī)上伸出的60 m的伸縮桿頂端 的外部天線一起構(gòu)成了交叉軌道固定基線距離的干涉 測(cè)量系統(tǒng)。
2．1．2 沿軌道干涉 沿軌道干涉模式與交叉軌道干涉模式一樣，都要 求在同一平臺(tái)上安裝2副天線，因此目前也主要適用 于機(jī)載系統(tǒng)。沿軌道干涉的幾何表示如圖2所示，此 時(shí)2副天線沿飛行方向相隔一段距離。這種模式下得 到的相應(yīng)像素的相位差是因測(cè)量期間目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生 的，因此它適用于對(duì)運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
2．1．3 重復(fù)軌道干涉 重復(fù)軌道干涉模式只需要安裝1副天線，它采用 經(jīng)過(guò)近乎相同的軌道，以微小的幾何視差對(duì)同一地區(qū) 圖1 交叉軌道干涉模式 圖2 沿軌道干涉模式 徑 路徑 成像2次的方法來(lái)獲取數(shù)據(jù)。這種方法需要對(duì)飛行軌 道進(jìn)行精確定位。衛(wèi)星比飛機(jī)受大氣的影響小，通常 具有更精確和穩(wěn)定的飛行軌道，因此該模式最適于航 天或星載干涉系統(tǒng)。 由于當(dāng)前在軌的星載雷達(dá)系統(tǒng)都僅裝載一副天 線，故已有的星載雷達(dá)干涉測(cè)量研究大都采用重復(fù)軌 道干涉模式。星載重復(fù)軌道干涉的優(yōu)勢(shì)在于能夠快速 獲取大范圍或全球范圍的干涉數(shù)據(jù)。目前，這種方法 已成功地應(yīng)用于歐空局ERS一1／2組成的雷達(dá)干涉系 統(tǒng)中。日本和美國(guó)也成功地應(yīng)用該干涉模式進(jìn)行了干 涉測(cè)量的應(yīng)用研究，并取得了很好的效果。其干涉幾 何如圖3所示。

2．2 高程干涉測(cè)量 雷達(dá)干涉測(cè)量可以用來(lái)提供大范圍的高精度數(shù)字 高程模型。圖3顯示了衛(wèi)星重復(fù)軌道干涉模式成像幾 何關(guān)系。設(shè)O。和O：是衛(wèi)星2次對(duì)同一地區(qū)成像的天 線位置，2次位置之間的距離曰稱為基線距。基線曰 可分解為水平分量B 和垂直分量B。；也可分解為平 行人射方向的分量曰∥和垂直入射方向的分量B。。某 一地面點(diǎn)的高程為z，O。和O：到地面點(diǎn)的距離分別為 r。和r 。則該地面點(diǎn)在2副SAR復(fù)圖像中的相位分 別為： 4"rrr1 = ÷ A r2l 6 圖3 重復(fù)軌道干涉模式 咖：2：= (2) 式中A——雷達(dá)信號(hào)的波長(zhǎng)。 由式(1)和(2)可得2次測(cè)量的相位差 為： = (r2-rI)= r (3) 式中 ——路徑差。 式(3)反映了2次雷達(dá)成像的相位差與雷達(dá)信號(hào) 到地面目標(biāo)信號(hào)路徑差的關(guān)系，等式左邊的2次測(cè)量 相位差 可以通過(guò)由2副復(fù)圖像生成的干涉條紋圖 來(lái)求得。 假設(shè)雷達(dá)對(duì)地觀測(cè)視角為0，基線距與水平方向 的夾角為 ，即基線傾角。根據(jù)余弦定理可得： r2：(r1+ ) =r +B 一2r1Bcos( "iT一0+ ) ：r +日 2r Bsin(0一 ) (4) 因?yàn)?r<<r ，故( ) 項(xiàng)可忽略，由式(4)整理可 得： 6r-~Bsin( )+ (5) 考慮日《r ，式(5)可以再次近似，忽略等式右邊 的第二項(xiàng) ，可得： zrl 一Bsin(0一 )=B／／：B sin0一B cos0 (6) 式中日 為基線距的視線向分量，也可用基線水平 分量日 和垂直分量日 及本地入射角0表示。顯然， 上式中sin(0一 )可以從干涉距離差和基線長(zhǎng)度推導(dǎo) 出。 由式(3)和(6)可得： = A ： A n( 一 )= A 日∥ = (B sin0一B cos0) (7) 即： in-I(器)+ (8) 式(8)右邊的各變量A、 、B和 均可由復(fù)數(shù)圖 像對(duì)的干涉條紋圖和衛(wèi)星參數(shù)計(jì)算得到，則視角0可 以確定。由成像幾何圖可知點(diǎn)Z( ，Y)的高度為： z( ，Y)=H—r1 cos0 ： H [cos 而一 si ·sin(0一 )] (9) 式中 飛行高度，可由衛(wèi)星的軌道參數(shù)獲得。 實(shí)現(xiàn)地形高度測(cè)量的數(shù)據(jù)處理過(guò)程主要包括相位 差確定、基線確定和地面高度確定3個(gè)部分，具體流程 如圖4所示。
主要包括：(1)復(fù)圖像的配準(zhǔn)；(2)干涉 圖的生成；(3)用軌道參數(shù)法或控制點(diǎn)法測(cè)定基線； (4)相位解纏；(5)地形高度確定。 對(duì)于重復(fù)軌道干涉模式而言，由于2次成像獨(dú)立 進(jìn)行，不能保證生成的2個(gè)二維復(fù)圖像中同樣位置的 像素對(duì)應(yīng)于地面上的同一點(diǎn)，因此處理前需要進(jìn)行 2幅復(fù)圖像的配準(zhǔn)。2幅復(fù)圖像配準(zhǔn)完成后，將其中一 幅圖像的各像素與另一幅圖像中的對(duì)應(yīng)像素進(jìn)行共軛 相乘，可得到相應(yīng)的干涉條紋圖。干涉條紋圖中的相 位包括2個(gè)部分：一部分是地形的相對(duì)高度變化產(chǎn)生 的相位；另一部分是由平地效應(yīng)產(chǎn)生的平地相位。平 地相位可以通過(guò)對(duì)干涉條紋圖乘以復(fù)相位函數(shù)來(lái)消 除，從而使干涉紋圖只留下第一部分的相位。但由于 干涉條紋圖中與地面位置直接相關(guān)的相位差測(cè)量值是 以2w為模的相位主值，也稱包纏相位，為了計(jì)算每一 點(diǎn)的高程，必須給每一個(gè)相位測(cè)量值加上整數(shù)倍的相 位周期以獲得相位差的原值。求解2w模糊性以獲得 絕對(duì)相位差問(wèn)題，即相位解纏。常用的相位解纏方法 有枝剪法、條紋檢測(cè)法和最小二乘法等。相位解纏后， 結(jié)合確定的軌道和幾何等系統(tǒng)參數(shù)，依據(jù)前述計(jì)算式 逐點(diǎn)計(jì)算即可獲得成像區(qū)域的DEM。 SAR復(fù)數(shù)圖像1f ISAR復(fù)數(shù)圖像2 相 位 差 確 定 竺 困 一二—平相—地位二相噪1匕聲位—消抑一除制 j — T}I ’ l 計(jì)算高度 f—————_J 生成DEM 地理編碼 圖4 SAR干涉測(cè)量數(shù)據(jù)處理流程

2．3 差分干涉測(cè)量 合成孔徑雷達(dá)差分干涉測(cè)量方法是在上述高程干 涉測(cè)量的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。它是利用復(fù)雷達(dá)圖像的 相位差信息來(lái)提取地面目標(biāo)微小地形變化信息的技 術(shù)。在忽略大氣影響、內(nèi)部時(shí)鐘漂移等因素的情況下， 只要雷達(dá)觀測(cè)期間地表的后向散射特性基本保持不 變，則由干涉數(shù)據(jù)處理生成的干涉圖通常包含如下信 息：(1)相對(duì)軌道位置所引起的傳播路程差；(2)地形 所引起的立體路程差，同基線距有關(guān)，可通過(guò)數(shù)字高程 模型或另一幅干涉圖消除地形影響；(3)數(shù)據(jù)獲取時(shí) 地表形變所引起的路程差，每個(gè)干涉條紋相當(dāng)于沿雷 達(dá)視向半個(gè)波長(zhǎng)的位移量。如果能夠消除掉前兩方面 的信號(hào)，那么剩下的第三個(gè)因素產(chǎn)生的干涉條紋可用 來(lái)監(jiān)測(cè)地表動(dòng)態(tài)變化。根據(jù)消除地形效應(yīng)所采用的方 法不同，差分干涉測(cè)量可分為2類(lèi)：基于DEM模擬條 紋和基于生成的從干涉紋圖的差分測(cè)量。具體應(yīng)用 時(shí)，后面的一類(lèi)還可細(xì)分為三視、四視方法。但兩類(lèi)方 法在基本原理上，并沒(méi)有太大的差別。
差分干涉測(cè)量的實(shí)現(xiàn)步驟從整體上可以分為兩大 步：(1)將地表形變前、后的兩幅聚焦雷達(dá)圖像配準(zhǔn)， 共軛相乘，生成主干涉圖；(2)利用生成的地表形變前 的干涉圖或DEM模擬干涉圖，再在主干涉條紋圖中減 去生成的模擬條紋圖，消除地形影響，則最后得到的干 涉條紋圖只包含地表形變信息，即地表形變檢測(cè)圖。 具體流程可參見(jiàn)文獻(xiàn)[3]、[4]。 差分干涉測(cè)量的相位變化對(duì)地表形變遠(yuǎn)比對(duì)地形 高程變化更為敏感，這也正是雷達(dá)差分干涉測(cè)量能從 幾百千米的高度上獲得毫米至厘米級(jí)的地表三維形變 的主要原因。如歐空局ERS一1／2干涉數(shù)據(jù)，1 m的高 度變化可產(chǎn)生4．3。的相位差，而1 m的地表形變量卻 對(duì)應(yīng)12 800。的相位差，約是前者的3 000倍。也就是 說(shuō)，如果要求變化檢測(cè)的精度達(dá)到厘米級(jí)，提取的或其 它渠道獲得的DEM數(shù)據(jù)，只要達(dá)到30 In的精度就足 夠滿足要求。當(dāng)?shù)匦胃叱踢_(dá)到米級(jí)精度時(shí)，對(duì)形變測(cè) 量能達(dá)到厘米至毫米精度。 當(dāng)前，雷達(dá)差分干涉測(cè)量技術(shù)已成為空間觀測(cè)地 表形變的重要研究工具。這種技術(shù)對(duì)動(dòng)態(tài)變化的高靈 敏度、高空間分辨率及寬覆蓋率，使得這種技術(shù)在探測(cè) 地表形變方面具有一些無(wú)可比擬的優(yōu)越性。近年來(lái)， 隨著國(guó)際上雷達(dá)干涉測(cè)量研究與應(yīng)用蓬勃開(kāi)展，雷達(dá) 差分干涉測(cè)量已成功應(yīng)用于地震、火山、滑坡和地表沉 降引起的形變測(cè)量和監(jiān)測(cè)研究中 -6]O但是至今為 止，鐵路遙感技術(shù)應(yīng)用部門(mén)對(duì)該技術(shù)了解較少，相關(guān)應(yīng) 用更少 。

3 雷達(dá)干涉測(cè)量鐵路應(yīng)用
3．1 DEM 生產(chǎn) 數(shù)字高程模型(DEM)是鐵路綜合勘測(cè)設(shè)計(jì)一體 化和實(shí)現(xiàn)數(shù)字化鐵路最為重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之一。目 前，生成DEM常用方法有以下幾種(表1)。 表1 DEM 生產(chǎn)方式比較 生產(chǎn)方式 DEM的精度 速度 成本 更新程度 應(yīng)用范圍 地面測(cè)量 非常高／cm 耗時(shí) 很高 很困難 小范圍區(qū)域、特別的工程項(xiàng)目 航空攝影測(cè)量 比較高／(cm～m) 比較快 比較高 周期性 大的工程項(xiàng)目 衛(wèi)星遙感立體像對(duì) 低～中／m 很快 低 很容易 國(guó)家范圍乃至全球范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)收集 GPS 比較高／(cm～m) 很快 比較高 容易 小范圍、特別的項(xiàng)目 地形圖手扶跟蹤數(shù)字化 比較低(圖上精度 比較耗時(shí) 低 0．2～0．4 mm) 周期性 國(guó)家范圍內(nèi)以及軍事上的數(shù)據(jù)采集， 地形圖屏幕數(shù)字化 比較低(圖上精度 非常快 比較低 中小比例尺比形圖的數(shù)據(jù)獲取 0．1～0．3 mm) 雷達(dá)干涉測(cè)量 中～高／(on～m) 很快 比較高 容易 高分辨率、各種范圍
3．1．1 立體像對(duì)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量 航空、航天攝影測(cè)量(主要是指航攝相片和遙感 影像立體像對(duì))一直是鐵路勘測(cè)設(shè)計(jì)過(guò)程中各種比例 尺地形圖測(cè)繪和更新最有效也是最主要的手段，其獲 取的立體像對(duì)是高精度大范圍DEM生產(chǎn)最有價(jià)值的 數(shù)據(jù)源。
3．1．2 地形圖數(shù)字化采集 這種方式DEM的高程精度主要取決于地形圖的 高程精度，但生產(chǎn)中地形圖可能會(huì)存在覆蓋范圍不夠、 地圖高程數(shù)據(jù)精度低和地形圖等高線模糊等問(wèn)題。另 外這種方式難以滿足現(xiàn)勢(shì)性要求。在發(fā)展速度快的地 區(qū)，由于土地開(kāi)發(fā)利用使得地形地貌變化劇烈而且迅 速，既有地圖往往不宜作為DEM的數(shù)據(jù)源。
3．1．3 地面實(shí)測(cè)方式 用全站儀或經(jīng)緯儀、激光測(cè)距儀、全球定位系統(tǒng) GPS在野外進(jìn)行觀測(cè)獲取地面點(diǎn)數(shù)據(jù)，一般用于小范 圍大比例尺(一般大于1：2 000)的數(shù)字地形測(cè)圖。 以地面測(cè)量的方法直接獲取的數(shù)據(jù)能夠達(dá)到很高的精 度，常用于有限范圍內(nèi)各種大比例尺高精度的DEM建 模。然而，由于這種數(shù)據(jù)獲取方法的工作量很大，效率 不高，加之費(fèi)用高昂，并不適合于大范圍的鐵路帶狀地 形數(shù)據(jù)采集任務(wù)。 這幾種DEM生產(chǎn)方式中，數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量和地形圖 數(shù)字化的方法是大規(guī)模DEM采集最為普遍采用的 2種方式。 與上述常用的DEM生產(chǎn)方式相比較，合成孔徑雷 達(dá)干涉測(cè)量數(shù)據(jù)被認(rèn)為是快速獲取高精度、高分辨率 DEM最有希望的數(shù)據(jù)源。干涉雷達(dá)測(cè)量的優(yōu)勢(shì)是能 夠全天候、全天時(shí)、快速、全數(shù)字化地獲取大面積地面 的精確三維信息，空間分辨率高，對(duì)大氣和季節(jié)的影響 不敏感，特別適于難以獲取光學(xué)遙感影像、環(huán)境惡劣和 森林面積覆蓋較廣的地區(qū)地形測(cè)量以獲取DEM。從 技術(shù)發(fā)展來(lái)看，進(jìn)行地形測(cè)量以建立高精度的DEM是 自雷達(dá)干涉測(cè)量技術(shù)研究和應(yīng)用以來(lái)的主要應(yīng)用領(lǐng) 域，數(shù)據(jù)處理流程經(jīng)過(guò)多年的研究已經(jīng)成熟可用于生 產(chǎn)。如作者采用西藏瑪尼地區(qū)的ERS一1／2重復(fù)軌道 串行干涉模式數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，成功提取出試驗(yàn)區(qū)的 DEM，與1：l0萬(wàn)地形圖比較，均方根誤差為17．6 in。 圖5(a)為雷達(dá)圖像強(qiáng)度圖，圖5(b)為生成的干涉條 紋圖，圖5(c)為生成的DEM暈渲圖。

3．2 鐵路地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè) 雷達(dá)差分干涉測(cè)量技術(shù)能以厘米量級(jí)甚至更小尺 度測(cè)量地表形變，這對(duì)于進(jìn)行鐵路地質(zhì)災(zāi)害研究具有 非常重要的意義。地質(zhì)災(zāi)害通�？梢苑譃閮纱箢�(lèi)：漸 變型和突發(fā)型。突發(fā) 地質(zhì)災(zāi)害，由于在極短的時(shí)間 內(nèi)發(fā)生，一般很難進(jìn)行監(jiān)測(cè)。然而，突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害發(fā) 生之前一般都先要經(jīng)歷較小的地表形變或塊體蠕動(dòng)過(guò) 程。因此，對(duì)漸進(jìn)式的蠕變和塊體運(yùn)移進(jìn)行監(jiān)測(cè)對(duì)于 (a)雷達(dá)圖像強(qiáng)度圖 (b) r涉條紋 ≯I ≤≯一 0 0 _：。0 黲l1≯ ： (( ) DEM暈演【冪 圖5 SAR干涉測(cè)量試驗(yàn)處理圖像 地質(zhì)災(zāi)害的識(shí)別、預(yù)警和防止具有決定性的意義 。 地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生和斜坡緊密相關(guān)。斜坡地塊運(yùn)動(dòng) 速率變化從每年幾毫米或幾厘米的緩慢蠕動(dòng)，到每天 1．5 m的快速運(yùn)動(dòng)，直到每秒鐘幾十米的極快速運(yùn)動(dòng)。 而雷達(dá)差分干涉測(cè)量技術(shù)已被國(guó)際上諸多研究實(shí)踐證 明，它在測(cè)量地表形變位移量，監(jiān)測(cè)地面動(dòng)態(tài)變化方面 具有無(wú)可比擬的優(yōu)越性�，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)外已有很多這方面 的應(yīng)用研究實(shí)例。

3．3 青藏線多年凍土區(qū)形變監(jiān)測(cè) 青藏鐵路線多年凍土區(qū)路基穩(wěn)定性問(wèn)題是關(guān)系到 青藏鐵路能否長(zhǎng)期安全運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵問(wèn)題。路基變形監(jiān) 測(cè)是判斷和分析路基穩(wěn)定性最為直接的手段。眾所周 知，在青藏高原這種特殊困難的自然地理環(huán)境條件下， 測(cè)厚儀| 測(cè)速儀| 轉(zhuǎn)速表| 壓力表| 壓力計(jì)| 真空表| 硬度計(jì)| 探傷儀| 電子稱| 熱像儀| 頻閃儀| 測(cè)高儀| 測(cè)距儀| 金屬探測(cè)器| 試驗(yàn)機(jī)| 扭力計(jì)| 流速儀| 粗糙度儀| 流量計(jì)| 平衡儀| 開(kāi)展地面工作極其困難。青藏線格拉段經(jīng)過(guò)的高原多 年凍土區(qū)，自然條件極其惡劣、沿線人煙稀少、高海拔、 低氣壓、高寒缺氧，生產(chǎn)、�；顥l件差，交通不便、給氧 困難。而且，在此環(huán)境中長(zhǎng)期生活和工作的人易患多 種高原疾病。在這種條件下，采用傳統(tǒng)的地面現(xiàn)場(chǎng)測(cè) 量方法對(duì)多年凍土區(qū)路基變形進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)需要克服 上述提到的種種困難，工作難度和工作量之大可想而 知。因此，探索多年凍土區(qū)路基變形監(jiān)測(cè)從傳統(tǒng)的定 點(diǎn)定時(shí)、人工操作、地面測(cè)量，向無(wú)人值守的從空間進(jìn) 行長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)變，這對(duì)于青藏線多年凍土區(qū)特殊 困難環(huán)境下的變形監(jiān)測(cè)工作而言，具有非常重要的現(xiàn) 實(shí)意義。能否采用空間對(duì)地觀測(cè)技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)、定期、 連續(xù)、長(zhǎng)年的路基形變監(jiān)測(cè)，是當(dāng)前擺在鐵路工作者面 前需要研究的新課題。 雷達(dá)差分干涉測(cè)量方法為這一技術(shù)實(shí)現(xiàn)提供了可 能。青藏高原多年凍土區(qū)特殊困難的自然地理環(huán)境， 盡管給傳統(tǒng)的地面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量方法進(jìn)行路基形變長(zhǎng)期監(jiān) 測(cè)帶來(lái)很大的困難。但相對(duì)于空間遙感技術(shù)應(yīng)用而 言，青藏高原獨(dú)特的自然條件卻為遙感技術(shù)的應(yīng)用提 供了最廣闊的有利空間，是開(kāi)展空間雷達(dá)干涉測(cè)量應(yīng) 用的極好“試驗(yàn)場(chǎng)”。采用空間差分干涉測(cè)量方法無(wú) 需建立地面觀測(cè)站，可徹底改善形變觀測(cè)條件，同時(shí)大 大提高觀測(cè)效率，減少觀測(cè)費(fèi)用，技術(shù)上具有巨大的潛 在經(jīng)濟(jì)效益。因此，研究應(yīng)用該方法進(jìn)行多年長(zhǎng)期連 續(xù)監(jiān)測(cè)多年凍土區(qū)發(fā)生的地表形變及由此引起的路基 變形，具有極其重要的意義。

4 結(jié)論 雷達(dá)干涉測(cè)量可應(yīng)用于我國(guó)鐵路建設(shè)的以下幾 方面：
(1)對(duì)一些難以獲得光學(xué)遙感圖像的現(xiàn)勢(shì)性要求 較強(qiáng)的地區(qū)、林木繁茂的森林覆蓋地區(qū)和環(huán)境惡劣的 西部地區(qū)(如青藏高原地區(qū))，可采用雷達(dá)干涉測(cè)量方 法建立DEM，為鐵路新線選線提供基礎(chǔ)的地形資料。 至今，鐵路勘測(cè)設(shè)計(jì)相關(guān)部門(mén)尚未采用該技術(shù)獲取地 形資料。隨著國(guó)內(nèi)外雷達(dá)干涉測(cè)量技術(shù)應(yīng)用的蓬勃發(fā) 展，鐵路部門(mén)將采用雷達(dá)干涉測(cè)量這一新技術(shù)作為獲 取DEM的途徑之一是必然趨勢(shì)。
(2)雷達(dá)差分干涉測(cè)量技術(shù)能以厘米量級(jí)甚至更 小尺度測(cè)量地表形變，可用于大面積的地表微小形變 測(cè)量，這對(duì)于進(jìn)行鐵路地質(zhì)災(zāi)害研究具有重要的研究 意義，可為地質(zhì)災(zāi)害遙感提供新的信息源和新的研究 手段。
(3)對(duì)于青藏線多年凍土區(qū)特殊困難環(huán)境下的變 形監(jiān)測(cè)工作而言，探索多年凍土區(qū)路基變形監(jiān)測(cè)從傳 統(tǒng)的定點(diǎn)定時(shí)、人工操作、地面測(cè)量，向無(wú)人值守的從 空間進(jìn)行長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)變，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意 義，雷達(dá)差分干涉測(cè)量方法為這一技術(shù)實(shí)現(xiàn)提供了 可能。 合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量被認(rèn)為是最為重要的當(dāng)代 遙感技術(shù)之一。該技術(shù)具有全天候、全天時(shí)、穩(wěn)定性 好、動(dòng)態(tài)性強(qiáng)等技術(shù)特點(diǎn)；而且無(wú)需建立地面觀測(cè)站， 其觀測(cè)結(jié)果與其它離散點(diǎn)測(cè)量技術(shù)相比，具有空間連 續(xù)覆蓋的巨大優(yōu)勢(shì)。與常用的DEM生產(chǎn)方式相比較， 合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量技術(shù)適合快速獲取高精度、各 種范圍、高分辨率的DEM。作者認(rèn)為在鐵路勘測(cè)設(shè)計(jì) DEM獲取、鐵路地質(zhì)災(zāi)害(如地震和斷裂變形、地面沉 降、崩塌、滑坡、泥石流等)遙感監(jiān)測(cè)和青藏線多年凍 土區(qū)形變測(cè)量等方面應(yīng)用潛力巨大，鐵路工程部門(mén)開(kāi) 展該技術(shù)的應(yīng)用研究是非常必要的。