檢查大壩：衛星和無人機如何幫助避免災難

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一座大壩的表面看似平靜堅固，但外表可能具有欺騙性。

這就是為什麼世界各國政府要求定期對大壩進行檢查。這是一個複雜的過程，旨在發現大壩周圍土地的微小變化、細裂縫的出現或其他表明結構承受壓力的跡象。

然而，全球7萬座大壩中有許多位於偏遠地區，這使得定期檢查變得困難。

因此，越來越多的大壩檢查資料從空中獲取。近年來，無人機和衛星技術的發展為大壩檢查提供了新的解決方案，能夠以前所未有的方式監測大壩的完整結構。

“無人機和衛星徹底改變了大壩檢查，提供了能夠進入到以前無法到達區域的機會，並提供了更經濟的方式來監控整個結構，”IEEE終身高階會員Raul Colcher說。

大壩面臨的新威脅

雖然很少見，但大壩偶爾也會失事。國際大壩委員會對世界上最大的大壩進行追蹤，該委員會稱其資料庫中的36,000座大壩裡大約有300座曾經失事（https://www.icold-cigb.org/gb/dams/dams_safety.asp）。這些事件造成了重大的生命損失和財產損害。該委員會指出，儘管歷史上失事率約為1%，但近年來這一比率已大幅下降。

“一般來說，出現問題的主要原因是自然因素——如侵蝕、極端天氣或地震活動，以及人為因素——糟糕的專案、施工失誤、維護不足和老化，”Colcher說道。

一些專家將氣候變化視為大壩面臨的新威脅，因為它增加了大規模降雨事件發生的可能性（https://www.preventionweb.net/news/dams-increasing-danger-collapse-due-climate-change-and-conflict）。

IEEE高階會員Paul Kostek說：“氣候變化導致大壩後的蓄水量增加，這反過來又增加了對大壩結構的壓力。這凸顯出加強檢查以及利用技術來擴大檢查人員檢查範圍的必要性。”

合成孔徑雷達（SAR）的出現

近年來，最具價值的衛星檢測工具出現了：合成孔徑雷達（SAR）。這種工具利用微波脈衝繪製地面地圖，收集這些脈衝從地球反射回來時的反射波（https://spectrum.ieee.org/synthetic-aperture-radar-synspective）。合成孔徑雷達技術的一個優勢在於，它在建立地球物體高度精細的三維模型時能夠穿透雲層進行觀測。

多年來，已經發射了許多合成孔徑雷達衛星，這些衛星持續對地球進行測量。一個合成孔徑雷達衛星星座每12天經過地球上的同一地點一次。這種持續測量帶來了另一項能力，即干涉合成孔徑雷達（InSAR），它透過比較兩幅合成孔徑雷達影像來探測大壩表面從太空來看小到1毫米的微小變化。

Kostek說，SAR系統也可以安裝在無人機上，從而能夠從其他角度進行觀測。

“使用無人機或衛星（進行檢測），無需（檢測人員）前往現場就可以開展檢測工作，並且在必要時，可以優先檢測那些需要實地檢視的大壩，”Kostek說道。

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