长城，这一中华民族的标志性符号与中华文明的重要象征，始终面临着以自然因素为主，包括人为活动双重因素的影响。然而我们始终对各类影响的数据缺乏准确的了解和多因子的分析评估。

得益于航空航天遥感、无人机摄影测量、北斗导航定位等空天地一体化感知新技术的飞速发展与应用深化，以现代科学技术为引导的多途径数字化监测及分析方法，为了解长城受环境影响产生病害的原因以及预防性保护工作迎来了创新性的转机。借助新技术的应用能够显著提升对长城现状的了解，以及实时性与监测数据的准确度，为长城的预防性保护注入强劲动力。

01

多模态耦合的长城环境振动监测技术研究

    面向长城大范围形变监测，采用InSAR干涉测量技术分析所在区域的SAR影像，获取区域性的大面积形变情况；针对重点形变区域，基于“GNSS+加速度计”振动形变监测技术实现低频、高精度的长城振动形变监测，即通过在长城关键点位安装加速度计，实时监测长城的微小振动；同时，利用GNSS接收机精确定位长城关键点的位置变化，及时捕捉形变趋势。另外，结合车辆交通视频、温度、风速、降雨等多模态数据进行长城环境影响因子融合分析，动态反演影响因子与长城环境振动的关系，研究振动灾害预警预报阈值。基于云计算、物联网、大数据等技术手段，将监测到的长城振动变形信息进行分析与展示，建立预警预报机制，为长城的保护提供风险预警。

图1 总体技术路线

    基于上述技术，在昌平区长城一线构建了1个基准点+3个监测点。监测点集成了北斗定位模块、加速度计、小型气象站、5G通讯模块、视频监测系统，实现了多模态的融合监测。

图2 监测设备安装情况

图3 长城环境振动灾害影响因子

长城环境振动灾害监测数据分析

图4 居庸关长城周边地区InSAR形变图

    为探究温度、降雨、风力三种因素对长城形变影响的关联性，综合分析了2023年7月至2024年8月的加速度数据、温度、降雨、风力数据。 

图5 温度对长城形变的影响

图6 降雨对长城形变的影响

图7 风力对长城形变的影响

基于“北斗+加速度计”与InSAR技术开展道路穿越长城造成的振动灾害监测示范，在北京市是第一次，具有开创性意义，相关经验可在全市推广。