学术报告|时间序列InSAR桥梁结构动态监测与形变机制分析

桥梁作为保障陆上交通畅通的纽带，在经济社会中发挥着重要作用。近年来，由于缺乏对桥梁安全状况进行必要的监测，国内外大型桥梁断裂、垮塌事件频繁发生，造成了不可估量的生命财产损失和社会影响。因此，大型桥梁的安全监测作为一个重要的现实问题，已经成为公共安全、土木工程和对地观测等领域共同关注的研究热点。传统的桥梁监测方法如水准测量、表面传感器测量等，尽管技术成熟、精度高，但人力物力成本高、空间采样密度低、观测时效性差，缺乏对桥梁整体连续形变的快速监测能力。合成孔径雷达干涉测量技术（InSAR）能够全天时、全天候快速成像并获取表面形变信息，具有监测精度高、成本低、空间覆盖连续、不影响桥梁正常运营等优势，能够克服传统方法的局限，成为全面了解桥梁形变空间分布及时间演化规律的有效技术手段。

然而，桥梁不同于其他简单地物目标，其结构受力和外界环境都十分复杂，给时序InSAR的形变监测带来了极大的挑战。首先，桥梁受到外部环境因素影响容易产生震动现象，造成SAR影像相干性系数的低估，导致传统选点方法在桥梁上选取的点目标往往密度小、精度低，难以满足高精度的形变监测需求；其次，桥梁大多以钢筋、混凝土材质为主，气温的变化会引起材料和结构的热胀冷缩，从而产生热位移，使得桥梁结构的形变模型更加复杂，热位移的存在会严重干扰结构形变量的高精度提取；最后，受到SAR侧视成像几何畸变的限制，传统的InSAR二维平面结果无法直观反映桥梁不同结构上的形变细节，导致用户对形变结果的分析和解译难度很大。

针对上述问题，秦晓琼博士及其所在团队开展了应用时间序列InSAR技术进行大型桥梁动态形变监测和变形机理分析的研究，首先，对SAR影像中桥梁的后向散射信息进行建模与分析，并联合结构相干和非相干信息提高点目标的识别密度和精度；然后，通过对时间序列干涉条纹与温度变化进行定性和定量分析，建立温度变化和形变的相关关系，优化常规线性形变相位解算模型，分离桥梁的热位移，获取更准确的形变量；最后，基于桥梁局部几何参数和时间序列形变进行结构点目标的三维可视化和时空分类分析，获取更加直观和便于用户理解的形变结果，探究桥梁不同结构组件上的变形机理，并在天津、上海、香港等地的典型桥梁上都得到了很好的应用。秦晓琼博士在“雷达学报第五届青年科学家论坛”上做了题为《时间序列InSAR桥梁结构动态监测与形变机制分析》的报告，详细阐述了阶段性的研究成果。

报告PPT内容如下。

专家简介

秦晓琼，女，深圳大学博士后，2019年6月获得武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室博士学位，香港理工大学访问学者，深圳市孔雀计划C类人才，获2016年第37届亚洲遥感大会“优秀论文奖”，2016年中欧“龙”计划三期总结研讨会“优秀poster奖”。主要研究方向为时空大数据与时间序列InSAR技术在城市智能体检和基础设施安全监测中的协同应用，主持中国博士后一等面上资助、站中特别资助、广东省青年基金、武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室开放基金等科研项目。发表学术论文二十篇，其中第一作者身份发表期刊论文10篇（5篇SCI，3篇EI，2篇核心），EI检索会议论文5篇，担任多个权威SCI期刊审稿人。