陶 李，曹鵬財，易 祎，楊長江

(中國電力工程顧問集團中南電力設計院有限公司，湖北 武漢 430071)

0 引言

電力是國民經(jīng)濟的基礎，換流站設施的穩(wěn)定運營，是持續(xù)提供優(yōu)質(zhì)的電能服務的先決條件，直接影響到地方經(jīng)濟的發(fā)展和居民的正常生活。換流站的健康狀態(tài)不僅影響了供電秩序，而且直接影響公共安全，當?shù)刭|(zhì)沉降引起換流站設施損壞時，將會給國家、集體和人民的生命財產(chǎn)帶來安全威脅，甚至會造成重大安全事故，后果不堪設想。

傳統(tǒng)換流站運維管理模式下，運維人員依賴高精度的傳統(tǒng)測量方法(如水準測量、GPS 等)，但這些傳統(tǒng)監(jiān)測方法存在監(jiān)測周期長、受外界環(huán)境影響大、安全隱患大、成本高等劣勢。InSAR 技術(shù)綜合了合成孔徑雷達成像原理和干涉測量技術(shù)，利用傳感器的系統(tǒng)參數(shù)、姿態(tài)參數(shù)和軌道之間的幾何關系等精確測量地表的三維空間位置，具有覆蓋范圍廣、高空間分辨率、全天時、全天候、高精度、自動化程度高、無需地面控制點以及無需測量人員進入實地等優(yōu)勢，近年來，該技術(shù)廣泛應用于地表形變監(jiān)測各個領域。因而，InSAR 技術(shù)也為換流站及其周邊環(huán)境的穩(wěn)定性監(jiān)測提供了新的途徑。

在InSAR 技術(shù)的基礎上發(fā)展起來的PSInSAR技術(shù)，利用多幅時序SAR 影像中選取保持穩(wěn)定反射特性的目標作為永久散射體(PS)，其回波信號具有較高的信噪比，利用這些可靠的PS 點就可以精確反演地表形變?；诖耍韵绿岢隼肧entinel-1 數(shù)據(jù)和PSInSAR 技術(shù)對云南某±800 kV 換流站進行沉降監(jiān)測應用研究。

1 研究區(qū)域及數(shù)據(jù)

1.1 研究區(qū)域概況

試驗所選換流站坐落于云南省某地，于2013年7 月投運。近年來，由于站址所處區(qū)域雨量充沛及惡劣的地質(zhì)環(huán)境和頻繁地震災害的影響，換流站本體及重要構(gòu)筑物的健康狀態(tài)勢必受到災害影響。因此，利用InSAR 技術(shù)對換流站地表及其附屬設施的穩(wěn)定狀態(tài)進行持續(xù)、準確的沉降監(jiān)測，確保換流站安全穩(wěn)定的運營，具有重要的意義。

1.2 SAR 數(shù)據(jù)

本試驗采用的數(shù)據(jù)為2017 年8 月—2018 年7月的IW (寬幅)模式的28 景升軌Sentinel-1SAR影像數(shù)據(jù)，分辨率約為5 m (距離向)×20m (方位向)。Sentinel-1 衛(wèi)星是歐洲航天局哥白尼計劃(GMES)中的地球觀測衛(wèi)星，載有C 波段合成孔徑雷達，可全天時、全天候提供衛(wèi)星影像圖像。衛(wèi)星軌道高度約700 km，重訪周期為12 天，主要應用于突發(fā)緊急事件，及時跟蹤自然災害和人類活動導致的災難，具有短重訪周期、快速產(chǎn)品生產(chǎn)的能力。寬幅模式作為Sentinel-1衛(wèi)星的主要運行模式，對地球進行全面系統(tǒng)性成像，同一區(qū)域已積累了大量的免費SAR 影像數(shù)據(jù)，為開展換流站沉降監(jiān)測應用研究提供了數(shù)據(jù)保障。綜合考慮時間基線、空間基線和多普勒中心因素，選取2018-02-05 影像作為公共主影像，構(gòu)成27 幅干涉對的時空基線分布圖。試驗采用SARPROZ 軟件的PSInSAR 技術(shù)方法開展數(shù)據(jù)處理。

2 PSInSAR 數(shù)據(jù)處理方法

PSInSAR 是基于永久散射體提出來的，所謂永久性散射體是指某些地面物體對雷達波在相當長的時間內(nèi)保持穩(wěn)定的反射特性，不因時間和氣候的變化而變化。通過利用多景覆蓋同一地區(qū)的N+1景影像，對影像的相位與幅度等信息進行統(tǒng)計分析，篩選出在長時間序列下能夠保持穩(wěn)定散射特性的目標，作為PS 點。由于這些點表現(xiàn)出良好的相干性，因而對影像差分干涉處理之后可以根據(jù)這些點計算出高程改正誤差及雷達視線方向上的偏移量，并通過估算線性大氣效應的貢獻值模擬大氣相位并將之去除，達到對形變值精確優(yōu)化的目的。本試驗數(shù)據(jù)處理流程見圖1。

圖1 PSInSAR 技術(shù)數(shù)據(jù)處理流程

3 監(jiān)測結(jié)果

根據(jù)上述的PSInSAR 數(shù)據(jù)處理步驟，獲得換流站2017 年8 月—2018 年7 月的年平均形變速率場，明顯發(fā)現(xiàn)站內(nèi)三處區(qū)域存在沉降現(xiàn)象，沉降速率約為5 ～12 mm/year，分別對應換流站配電裝置區(qū)、繼配電室和開關柜10 kV 室，其最大沉降速率超過-12 mm/year。

分析三處沉降趨勢較明顯區(qū)域的沉降速率和區(qū)域內(nèi)典型點沉降曲線。結(jié)果表明，典型點在2018年2 月發(fā)生沉降，并隨時間累積不斷下沉。

由于研究中缺少同步觀測的傳統(tǒng)測量手段的高精度監(jiān)測成果，因此無法定量地評價方法的監(jiān)測精度。但將InSAR 監(jiān)測的發(fā)生沉降的范圍與現(xiàn)場運維人員發(fā)現(xiàn)地表開裂或設施變形的區(qū)域進行對比，發(fā)現(xiàn)的監(jiān)測結(jié)果與現(xiàn)場反映的結(jié)果空間分布上基本一致，這在很大程度上佐證了方法的有效性。

加工速凍蔬菜的設備包括進料運送機、果蔬清洗器、湯漂機、水冷卻機、檢測帶、瀝水和均勻入料提高機、凍結(jié)機、打包機等[1]。凍結(jié)機是生產(chǎn)速凍蔬菜的重要設備，通常采取空氣強制循環(huán)，像隧道式持續(xù)速凍機、螺旋式持續(xù)速凍器與流化床式速凍機。近幾年也逐漸采用液化氣體噴射器，像液氮速凍機。而流化床速凍機是當前IQF方式下的主流設施。

4 結(jié)束語

試驗運用Sentinel-1 數(shù)據(jù)和PSInSAR 技術(shù)成功監(jiān)測了2017 年8 月—2018 年7 月期間的換流站的歷史沉降曲線，監(jiān)測結(jié)果中顯示，區(qū)域內(nèi)有三處沉降明顯的區(qū)域，最大的年沉降速率達到了-12 mm/year，需要注意防范進一步可能發(fā)生的災害。監(jiān)測結(jié)果可為換流站工程設施沉降災害演變規(guī)律提供參考資料，為換流站設施安全運營提供科學支撐。本試驗研究結(jié)果也表明，利用InSAR技術(shù)可以有效地開展換流站(變電站)等站址工程的沉降監(jiān)測，且具有高采樣點密度監(jiān)測優(yōu)勢。最后，本試驗所采用的數(shù)據(jù)源為分辨率稍差的歐空局免費Sentinel-1 數(shù)據(jù)，后期可考慮采購高分辨率的雷達數(shù)據(jù)(TerraSAR-X 或COSMO-SkyMed)，觀測精度及誤差控制會更精確。