一項(xiàng)針對(duì)全球大型橋梁的最新研究顯示，北美和非洲的橋梁目前面臨著全球最高的失效風(fēng)險(xiǎn)，其中北美橋梁的整體狀況在各大洲中最為堪憂。研究團(tuán)隊(duì)建議，借助衛(wèi)星雷達(dá)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)，有望在結(jié)構(gòu)問題釀成災(zāi)難性坍塌之前發(fā)出預(yù)警，改變各國基礎(chǔ)設(shè)施風(fēng)險(xiǎn)管理方式。

該研究由美國休斯頓大學(xué)土木與環(huán)境工程副教授 Pietro Milillo 及其國際合作團(tuán)隊(duì)完成，對(duì)全球 744 座長跨橋梁進(jìn)行了系統(tǒng)分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，北美大量橋梁建于 20 世紀(jì) 60 年代，如今正集中步入或超出原有設(shè)計(jì)壽命，老化問題突出；非洲橋梁的整體風(fēng)險(xiǎn)水平也緊隨其后。研究指出，傳統(tǒng)的巡檢和監(jiān)測(cè)手段難以及時(shí)全面反映這些關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的真實(shí)健康狀況，亟需新工具介入。

Milillo 指出，利用合成孔徑雷達(dá)（SAR）開展的空間監(jiān)測(cè)可以定期覆蓋全球超 60% 的長跨橋梁，并依托長期積累的數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢(shì)分析。團(tuán)隊(duì)采用多時(shí)相干涉合成孔徑雷達(dá)（MT-InSAR）技術(shù)，通過處理具有穩(wěn)定散射特性的“持續(xù)散射點(diǎn)”像素，能夠探測(cè)到以毫米計(jì)的微小形變，無論是橋體結(jié)構(gòu)本身的緩慢位移，還是滑坡、地基沉降等地質(zhì)因素導(dǎo)致的變形，都可以被捕捉并納入風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

相比之下，現(xiàn)有的橋梁安全管理更多依賴人工現(xiàn)場(chǎng)檢查以及少量安裝有結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)（SHM）傳感器的重點(diǎn)橋梁。人工巡檢不僅頻次有限、主觀性強(qiáng)，而且通常以一年或兩年為周期，容易錯(cuò)過早期劣化跡象；而傳感器方案成本較高，目前全球不到 20% 的長跨橋梁配置了此類系統(tǒng)。這意味著，在相當(dāng)多的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)上，管理部門對(duì)橋梁真實(shí)狀態(tài)缺乏連續(xù)、客觀的數(shù)據(jù)支持。

研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，遙感監(jiān)測(cè)并不是要取代傳感器和人工檢查，而是發(fā)揮互補(bǔ)作用，幫助降低維護(hù)成本、提高風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別效率。通過將 MT-InSAR 數(shù)據(jù)與現(xiàn)有傳感器信息、現(xiàn)場(chǎng)檢查結(jié)果等納入同一風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估框架，可以在不增加大量現(xiàn)場(chǎng)工作量的前提下，為橋梁結(jié)構(gòu)脆弱性評(píng)分提供更精細(xì)的量化依據(jù)。在此過程中，來自歐洲“哨兵－1”衛(wèi)星以及美印聯(lián)合的 NISAR 等雷達(dá)衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，將成為支撐全球橋梁“體檢網(wǎng)絡(luò)”的重要來源。

研究顯示，將衛(wèi)星數(shù)據(jù)引入評(píng)估模型后，可顯著降低對(duì)單座橋梁現(xiàn)狀判斷的不確定性，從而更準(zhǔn)確地劃分風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)并優(yōu)化養(yǎng)護(hù)優(yōu)先級(jí)排序。這對(duì)于資金和技術(shù)資源有限、難以大規(guī)模部署傳感器和頻繁巡檢的地區(qū)尤為關(guān)鍵，有望幫助相關(guān)部門將有限的維護(hù)資源集中投入最需要的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。

論文作者之一、來自代爾夫特理工大學(xué)和巴斯大學(xué)的 Dominika Malinowska 強(qiáng)調(diào)，MT-InSAR 在學(xué)術(shù)界已經(jīng)是成熟的橋梁監(jiān)測(cè)技術(shù)，但在工程實(shí)踐和政府部門的日常管理中尚未得到廣泛應(yīng)用。她表示，這項(xiàng)研究提供了全球尺度上的系統(tǒng)證據(jù)，證明該技術(shù)具備立即投入使用的可行性，可為各國橋梁安全管理提供一種可擴(kuò)展的新工具。

這項(xiàng)題為《利用 InSAR 數(shù)據(jù)提升長跨橋梁全球地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估》的研究已發(fā)表于《自然·通訊》期刊。研究部分工作由美國國家航空航天局（NASA）的商業(yè)小衛(wèi)星數(shù)據(jù)科學(xué)分析項(xiàng)目和十年調(diào)查孵化計(jì)劃資助，凸顯空間遙感技術(shù)在未來基礎(chǔ)設(shè)施安全管理中的戰(zhàn)略意義。