利用雷达数据预测冰崩

作者：洛伦兹·迈耶

在全球范围内，自然灾害和相关损害的风险正在上升。广泛的保护结构成本高昂，可能无法自行防止损坏。空间规划和预防措施已成为成功保护民用和资产的最重要行动。对特定危险过程的永久性监测允许及早发现迫在眉睫的风险或持续修改危险情况。如果设置和使用正确，使用警告和报警系统可以显著降低事件造成的潜在损害。

总部位于瑞士的技术公司Geopraevent是这一领域的专家。Geopraevent针对各种自然灾害（如雪崩（冰雪）、崩塌、泥石流或洪水）开发、安装和运行定制的报警和监测系统。应用技术包括不同类型的雷达，例如，干涉雷达由意大利领先的探地雷达和干涉技术解决方案供应商IDS GeoRadar提供。Geopraevent目前在全球运行60多个系统，其中许多系统位于高山环境中。最近，他们中的一个清楚地展示了预测即将发生的事件并及早作出反应：位于瑞士瓦利斯地区Saas Grund村上方的Weissmies上的Trift冰川崩塌.

高山环境下具有挑战性的监测任务

著名的弗莱奇霍恩（3993米）、拉金霍恩（4010米）和维斯米斯（4017米）山峰将瑞士南部的萨亚斯河谷与辛普隆河谷隔开。从位于沃利斯州霍萨斯的缆车站很容易到达，维斯米山脉是该地区最常攀登的山峰之一。

2014年夏天，位于维斯米斯西北面的特里夫特冰川显示出冰雪崩活动增加。悬挂的冰川，以前由下面的冰支撑，由于冰川质量损失在陡峭地区占主导地位，已经不稳定。瓦利斯州当局与Geopraevent接洽，要求对冰川运动进行监测，以便在可能的冰故障导致大规模冰/雪雪崩的情况下及早采取行动。Geopraevent的专业工程师立即访问了测量现场，并向当地决策者和负责当局提供了冰川速度数据在安装当天的晚上。

集成到岩土工程分析中的干涉雷达数据为判断情况的专家提供了所需的详细信息。干涉雷达是一种可靠的技术，用于短期或长期监测多尺度位移，而不考虑能见度和天气条件。雷达以高精度测量空间分辨变形率。IDS GeoRadar IBIS调频雷达系统是否正在交付尽管在高海拔地区需要进行大气校正，但仍能实时获得可靠、准确的位移数据. 此外，在该位置安装了一台高清摄像机，如果天气不是问题，它被证明是自动长期变形分析的最佳替代方案。

临界滑坡和冰崩安全监测

尽管冰川上空的湍流大气有时会妨碍测量，但到目前为止，每天都能获得可靠的测量结果。为了解释高度多变的阿尔卑斯山条件，Geopraevent增加了一个额外的处理步骤，在通过其在线数据门户. 这为VAW/ETH教授的Martin Funk集团和当地geoformer GmbH的工程师提供了足够的数据解释普遍存在的危险用于悬挂冰川下方的区域。

“经过近三年的连续雷达监测，统计数据显示，雷达在95%的天数内提供了可行的变形数据。由于雪和雨引起的地表变化，雷达测量仅在暴风雪期间暂时失效。”Geopraevent的物理学家和项目负责人Richard Steinacher说。

与冰川其余部分每天移动约10厘米的速度相比，不稳定部分最初的移动速度明显更高，约为每天25厘米。2014年至2017年期间，通常提前几天从雷达数据中就可以预测到数十起小型无害的冰崩。

通过预测不可避免的情况来拯救生命

在成功运行2.5年后，干涉雷达于2017年初被用于视觉变形分析的高分辨率相机所取代。如果能见度允许的话，这台相机每天都能追踪冰川的运动，效果非常好。相机分析显示，从8月20日左右开始，冰川明显加速^th. 九月初，很明显，冰川很快就会崩塌。

为了提供夜间和恶劣天气下的速度数据，Geopraevent于9月7日重新安装了干涉雷达^th. 在9月9日星期六，速度大约为每天80厘米，并加速到每天2米以上^th. 当天的突破预测表明，冰层体积高达40万米^3.将在9月10日星期日清晨失败^th. 因此，该地区有220名居民Saas Grund的濒危村庄部分被疏散. 大多数情况下是不稳定的正如预测的那样，冰体积崩溃了幸运的是，雷达干涉图显示，冰层在十分钟内分离出了几小块。没有发生任何破坏，到上午8点，所有居民都可以返回家园。

实时安全监控和长期规划

IDS GeoRadar IBIS-FM系统从空间或时间角度收集斜坡行为的定量信息。它提供可靠的实时故障早期检测警报，以及长时间的精确地理参考输出，使用户能够将雷达数据集成到边坡破坏机制的岩土工程分析中.

“IBIS-FM雷达可实时准确监测多个位移等级，从早期检测到缓慢移动到与斜坡坍塌相关的快速加速。大的工作范围，高达4500米，使系统能够安全部署在舒适易接近的区域，而不会将人员和设备暴露在危险区域,”IDS Georgadar GEO业务部门经理Paolo Papeschi说。“由于市场上最先进的自动算法，IBIS-FM可在所有天气条件下提供可靠和准确的数据。监测专家可以更快地对斜坡危险作出反应，确保操作员和公众的安全。”

2017年8月发生大规模滑坡后，Geopraevent还在瑞士格劳本登州伯格尔地区的邦多上空安装了IDS GeoRadar系统。该雷达安装于2017年9月3日，可对Pizzo Cengalo进行永久监控在所有天气条件下检测毫米波运动. 雷达允许早期预测新的落石，并启动适当的措施；2017年9月15日的落石事件预计提前一天发生。