合成孔径雷达测量技术在监测桥梁倒塌上的应用

　　随着军事航天技术的发展,各种航天装备在战争中“力量倍增器”的作用越来越显著，而这其中合成孔径雷达(SAR)侦察卫星一直是航天大国发展的重点。经过这么多年发展，合成孔径雷达侦察卫星已经是大国侦察家族中不可或缺的一份子，如美国、俄罗斯、日本、德国、以色列等都拥有自己的SAR卫星。

美国的"长曲棍球"合成孔径雷达侦察卫星，不仅适于跟踪舰船和装甲车辆的活动，监视机动或弹道导弹的动向，还能发现伪装的武器和识别假目标，以及“透视”地下数米的设施

合成孔径雷达

       合成孔径雷达（SAR）是与实孔径雷达（RAR）相对而言的， 实孔径雷达的天线孔径是一先发射后接收的物理单元， 而合成孔径雷达 （SAR） 是把天线的运动考虑进去， 雷达所收到不同位置的回波不是同时的， 而是依靠雷达天线的运动， 分时顺序获得的， 通过一定的信号处理算法使之合成一个相对较大的天线即合成孔径，采用这种合成孔径雷达技术的雷达称为合成孔径雷达。

合成孔径雷达原理图

       而卫星在装载了合成孔径雷达后，能克服云雾雨雪和夜暗条件的限制对地面目标成像，可全天时、全天候、高分辨率、大幅面对地观测，同时具有一定的穿透能力，能识别伪装，发现地下军事设施，这对于全面观测战区、侦察全球军事动态等有重要的意义。

合成孔径雷达测量可用于桥梁安全监测中

       目前，国外研究人员开始将合成孔径雷达应用于桥梁安全监测中。我们依靠桥梁将我们连接到其他地方，我们相信它们是安全的。虽然许多政府在检查和维护计划上投入了大量资金，但是即将结束其设计寿命或具有重大结构损坏的桥梁数量可能超过可用于修复它们的资源。但基础设施管理人员可能很快就会找到一种新的方法来识别最容易出现故障的结构。

　　近日，由美国宇航局位于加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室的Pietro Milillo领导的科学家开发出一种新技术，即合成孔径雷达（SAR）测量，可用于分析卫星数据，这种技术可以揭示可能表明桥梁正在恶化的微妙结构变化，这种变化如此微妙以至于裸露不可见眼睛。

       2018年8月，意大利热那亚附近的莫兰迪大桥倒塌，造成数十人死亡。来自美国国家航空航天局，英国巴斯大学和意大利航天局的科学家团队使用来自几个不同卫星和参考点的合成孔径雷达（SAR）测量来绘制相对位移和桥梁的结构变化。使用新工艺，他们能够检测到随时间变化的桥的毫米尺寸变化，这些变化不会被应用于星载合成孔径雷达观测的标准处理方法检测到。

        在2018年8月崩溃之前，意大利热那亚的莫兰迪桥的卫星视图。这些数字标识了关键的桥组件。数字4到8对应于桥的V形桥墩（从西到东）。数字9到11对应于桥上的三个独立平衡系统。在带注释的版本中，黑色箭头根据Cosmo-SkyMed卫星星座的数据识别变化区域。

　　他们发现，桥梁坍塌码头旁边的甲板早在2015年就出现了微妙的变化迹象; 他们还指出，在2017年3月至2018年8月期间，桥梁的几个部分显示出结构变化的显着增加，隐藏的迹象表明至少部分桥梁可能在结构上变得不健全。

　　“这是关于开发一种新技术，可以帮助表征桥梁和其他基础设施的健康状况，我们无法预测这种特殊的倒塌，因为当时可用的标准评估技术无法检测到我们现在能看到的东西。但是，展望未来，这种技术与已经使用的技术相结合，有可能带来很多好处。“研究人员表明。

　　该技术仅限于具有一致的合成孔径雷达卫星覆盖范围的区域。2022年初，NASA和印度空间研究组织（ISRO）计划发射  NASA-ISRO合成孔径雷达（NISAR），这将大大扩展其覆盖范围。NISAR旨在使科学家能够观察和测量全球环境变化和危害，将收集图像，使工程师和科学家能够在每周几乎在世界任何地方调查像桥梁这样的结构的稳定性。