刘冀昆、杨晓琳、王成虎等作者在《地质科技通报》2023年第42卷第1期上发表了一篇题为《S-SARⅡ技术的崩塌临灾应急监测原理及其应用》的研究论文。该研究完成单位包括应急管理部国家自然灾害防治研究院、中国地质大学（北京）以及中国安全生产科学研究院。论文系统介绍了一种基于地基合成孔径干涉雷达（GB-InSAR）和MIMO（Multiple Input Multiple Output，多输入多输出）技术的新型应急救援边坡雷达S-SARⅡ，并将其成功应用于内蒙古某矿场主矿坑西南帮崩塌隐患点的临灾应急监测。研究展示了该技术在崩塌灾害发生时间预测中的高精度与实用性，为地质灾害险情处置和应急救援提供了具有重要价值的技术手段。

崩塌是我国发生概率最高的地质灾害之一，具有高隐蔽性、强突发性和重危害性的特点。与滑坡等具有明显前兆的灾害不同，崩塌往往在短暂的加速破坏阶段才表现出一定的失稳迹象，且崩塌体分离破坏时的移动速率远大于中低速滑坡中的位移速率，超出传统监测技术的系统量程。现有监测手段主要包括埋置监测和遥测两大类。埋置监测需要将仪器固定在危岩体表面或内部，存在单点测量、灾后设备报废以及人员安全风险等问题。遥测技术中的无人机、GIS和星载SAR等方法则多适用于大范围早期识别，难以满足崩塌临灾应急救援现场对短周期、高精度和定点连续监测的需求。因此，开发适合崩塌灾害特点的高性能遥测监测系统，具有重要的科学意义和现实需求。

S-SARⅡ在GB-InSAR的基础上引入了MIMO技术，以固定式稀疏阵列代替传统的机械运动，通过多输入多输出多通道系统获取更高数据率，从而将系统监测周期从分钟级提升至秒级。这一改进使位移速率监测量程扩大了60倍，从原来的±4.4 mm/min提升至±4.4 mm/s，基本满足了崩塌灾害在临灾监测条件下对高分辩率和高数据更新率的要求。S-SARⅡ系统在数据处理过程中包括影像配准、相位干涉、相位滤波、相位解缠、大气相位校正、变形解算和结果匹配等步骤。监测结果精度可达±0.1 mm视线方向，监测距离范围覆盖30至5000米，工作频段为17.2至17.8 GHz，重复观测周期小于10分钟，具备较强的抗环境干扰能力和全天候连续监测能力。

该研究选择内蒙古某矿场主矿坑西南帮边坡作为研究对象。该边坡坡度50°至70°，局部近直立甚至倒坡，岩体为破碎至较破碎的Ⅳ类岩体。监测前边坡已发生多次小型滑移式崩塌，受到近期大风和降雨影响，崩塌风险加大。监测工作于2020年8月1日至9月1日进行，将S-SARⅡ设置在采场主矿坑东南帮稳定平台处，观测距离为500至1500米，进行了24小时连续监测，重复观测周期为20分钟。在监测过程中，尽管遭遇强降雨、大风和施工振动干扰，S-SARⅡ仍获取了良好形变数据，体现了该设备在临灾复杂环境下的良好适应性。

在监测结果分析中，研究团队首先获取了监测区域的雷达强度影像，成像清晰，信噪比高，相干系数γ>0.9。随后将雷达形变图与三维数字高程模型（DEM，Digital Elevation Model）进行配准，确定形变特征明显的区域为研究区。该研究区面积约2016.90平方米，累计变形量最高达到413.04 mm。SAR监测数据和三维模型配准结果显示，形变区域在雷达方位向[0°, -20°]、距离向[1000 m, 1300 m]范围内，形变特征明显。该区域进入加速变形阶段后，选取累计变形量最大的像素点P1作为时序分析对象，采用基于“Fukuzono”模型改进的“速度-面积-时间”综合搜索算法进行崩塌时间预测。该算法拟合累计位移与时间的关系，并通过对数函数模型推算失稳时间。最终预测崩塌发生时间区间为2020年8月29日9:32至10:27，预测跨度约为1小时。实际崩塌发生在8月29日10点26分，处于预测区间之内，证明了S-SARⅡ在崩塌临灾监测中具有较高的时间预测精度和实际可用性。

从灾害预警流程看，系统在8月27日19时捕捉到研究区变形开始加速，并随即发出预警。预警模型对变形区域每间隔1小时自动搜索加速像素点，持续更新预测结果。最终预测灾害发生概率高达80%，预警信息为现场应急决策提供了关键的科学依据。崩塌发生后现场图像确认了滑移式崩塌的破坏模式，也验证了雷达变形区域定位的准确性。该应用案例表明，S-SARⅡ不仅能够清晰生成监测区域的形变图，还能在复杂自然条件下稳定工作，并对加速变形阶段进行有效捕捉，为崩塌灾害预警提供可靠数据支持。

论文最后指出，遥测预警技术在崩塌临灾应急监测中具有显著优势。首先，地表变形累计值和变形速率等指标能够直观反映边坡稳定性，并支持快速数据处理和即时预警。其次，遥测技术可实现对监测区域的空间连续覆盖，能够快速发现加速变形的像素点，而不像单点埋置监测那样难以确定具体灾变位置。再次，在应急救援现场，设备无需人员进入危险区域，大幅降低安全风险。对于其他复杂崩塌类型，作者提出“S-SARⅡ+”组合监测模式，即结合降水量、倾斜角度、振动等接触式监测手段，实现点面结合、多参量融合的综合预警体系。该模式将可能在未来不同类型崩塌灾害监测中发挥积极作用。

该研究的创新点主要体现在以下几个方面。第一，首次将MIMO技术引入地基合成孔径雷达监测系统，通过缩短监测周期大幅提升系统位移速率监测量程，解决了传统GB-InSAR无法适用于崩塌高速变形监测的问题。第二，验证了S-SARⅡ在真实复杂矿山边坡环境中的户外长期连续监测能力，具备较强抗天气干扰和工程振动干扰能力。第三，将雷达形变图与高精度三维DEM进行配准，实现了形变区域的空间定位和变形量精准提取，为预警模型提供了可靠的基础数据。第四，系统展示了从加速变形捕捉、形变量时序分析到崩塌时间预测的完整监测预警流程，预测精度达到小时级，具有较强的工程应用推广价值。

总体而言，该研究通过技术优化和现场验证，证明了S-SARⅡ在崩塌临灾应急监测中的可行性和有效性，为地质灾害应急抢险提供了新的技术思路和装备支撑。该成果不仅丰富了崩塌灾害遥测预警技术体系，也为矿业、交通、水电等高陡边坡场景中的安全管理提供了可借鉴的监测方案。未来，随着S-SARⅡ与其他监测手段的深度融合，崩塌灾害预警的智能化和精准化水平有望进一步提升。