检查大坝：卫星和无人机如何帮助避免灾难

一座大坝的表面看似平静坚固，但外表可能具有欺骗性。

这就是为什么世界各国政府要求定期对大坝进行检查。这是一个复杂的过程，旨在发现大坝周围土地的微小变化、细裂缝的出现或其他表明结构承受压力的迹象。

然而，全球7万座大坝中有许多位于偏远地区，这使得定期检查变得困难。

因此，越来越多的大坝检查数据从空中获取。近年来，无人机和卫星技术的发展为大坝检查提供了新的解决方案，能够以前所未有的方式监测大坝的完整结构。

“无人机和卫星彻底改变了大坝检查，提供了能够进入到以前无法到达区域的机会，并提供了更经济的方式来监控整个结构，”IEEE终身高级会员Raul Colcher说。

大坝面临的新威胁

虽然很少见，但大坝偶尔也会失事。国际大坝委员会对世界上最大的大坝进行追踪，该委员会称其数据库中的36,000座大坝里大约有300座曾经失事（https://www.icold-cigb.org/gb/dams/dams_safety.asp）。这些事件造成了重大的生命损失和财产损害。该委员会指出，尽管历史上失事率约为1%，但近年来这一比率已大幅下降。

“一般来说，出现问题的主要原因是自然因素——如侵蚀、极端天气或地震活动，以及人为因素——糟糕的项目、施工失误、维护不足和老化，”Colcher说道。

一些专家将气候变化视为大坝面临的新威胁，因为它增加了大规模降雨事件发生的可能性（https://www.preventionweb.net/news/dams-increasing-danger-collapse-due-climate-change-and-conflict）。

IEEE高级会员Paul Kostek说：“气候变化导致大坝后的蓄水量增加，这反过来又增加了对大坝结构的压力。这凸显出加强检查以及利用技术来扩大检查人员检查范围的必要性。”

合成孔径雷达（SAR）的出现

近年来，最具价值的卫星检测工具出现了：合成孔径雷达（SAR）。这种工具利用微波脉冲绘制地面地图，收集这些脉冲从地球反射回来时的反射波（https://spectrum.ieee.org/synthetic-aperture-radar-synspective）。合成孔径雷达技术的一个优势在于，它在创建地球物体高度精细的三维模型时能够穿透云层进行观测。

多年来，已经发射了许多合成孔径雷达卫星，这些卫星持续对地球进行测量。一个合成孔径雷达卫星星座每12天经过地球上的同一地点一次。这种持续测量带来了另一项能力，即干涉合成孔径雷达（InSAR），它通过比较两幅合成孔径雷达图像来探测大坝表面从太空来看小到1毫米的微小变化。

Kostek说，SAR系统也可以安装在无人机上，从而能够从其他角度进行观测。

“使用无人机或卫星（进行检测），无需（检测人员）前往现场就可以开展检测工作，并且在必要时，可以优先检测那些需要实地查看的大坝，”Kostek说道。