林珲:应高度关注大型线状人工地物形变监测

2010-7-28 09:27 来源: 科学时报
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  我国经济的快速发展正如我国地面高速交通系统的发展那样引人瞩目,其中的重要标志是全国范围的大型线状人工地物的建设。这些大型人工地物包括高速铁路、高速公路、大型桥梁、高压输电线路、大江大河与海岸堤坝以及“西气西油东送”管线等。它们已成为人地关系的重要标志,甚至成为现代社会的生命线。

  在2008年我国推出的国民经济振兴4万亿元投资计划中,重大工程中大型线状地物的建设及更新占很大比重。以铁路网规划为例,到2010年批准新建铁路超过4万公里。

  一方面,这些重要的生命线工程对相关地区的环境造成了影响;另一方面,自然地质灾害和气象灾害也威胁着这些基础设施的安全运行。因此,这些设施的形变监测急需先进的科技手段。

  广义地讲,这些设施的形变问题,例如铁路路基下沉,桥梁桥墩下陷,大坝变形,江河海岸堤坝不稳定,高压输电线路覆冰和倒塔,地铁施工引起的地面沉降、输油管线断裂等,不仅会使人流物流的运输暂时瘫痪,造成能源浪费(油气泄漏)、环境污染,而且直接威胁着人们的生命财产安全。因此,大型线状人工地物安全运营和实时有效监测是防灾、减灾的重大课题,并且刻不容缓。

  大型线状人工地物的形变有地理分布和工程自身因素造成的特点。例如,青藏铁路通过的冻土地区与成昆铁路途经的雨季易受泥石流影响的地区。因此,其形变监测需要针对不同的时空尺度,既需要监测大范围的、较长时间的渐变问题,也需要应对局部地区突发事件引起的形变。

  由于许多大型线状人工地物地理跨度大,采用常规地面人工测量的方法已无法应对。而采用天、空、地综合的空间信息传感器网络以及配备各类应急预案(或者模型)的虚拟地理环境的方法,应得到高度关注。

  大型线状地物形变监测也是对我国对地观测技术的检验。许多大型线状地物的形变与复杂天气及复杂地形有关,而复杂天气与复杂地形条件下的对地观测,正是我国空间信息技术的瓶颈。因此,亟须加快各类针对复杂天气与复杂地形遥感的传感器的研发,包括突破多云多雨多雾影响的微波传感器技术以及其他主动遥感技术的研发。

  除了遥感技术,相关的空间信息技术还包括卫星定位技术和虚拟地理环境等技术,以及相应的地面监测点和网络通讯技术等。

  由于大型线状人工地物通常具备详细规划与设计的特点,因此,充分利用已有数据构建其虚拟地理环境,融合相关地质、气象、水文等模型,针对各种情况及时模拟,就可供专家与领导利用这种“数字沙盘”准确地开展会商。这些技术的实现,有助于将我国大型线状人工地物的形变监测以及日常管理提升到与我们所处的信息时代相适应的水准。

  与许多其他大型工程一样,我国大型线状人工地物都有其生命周期以及需要进入维护的阶段。不管是从科学研究的角度,还是从社会责任的角度,监测大型线状人工地物形变的先进空间信息技术都应得到高度重视并给予大力支持。