5月9日，張勤給團隊成員講解衛星滑坡監測相關設備運行的原理。

年輕時，張勤的理想是做一名醫生。40多年過去了，她雖然沒有成為懸壺濟世的名醫，卻從另一個角度延續著她的理想——給國土“望聞問切”，即利用空天遙感技術識別、監測和預警地質災害。

和我們想象的實地踏勘不一樣，張勤通過遙感衛星和北斗衛星這些太空中的“眼睛”去“望聞問切”，進行地質災害尤其是滑坡的監測和預警。

5月9日，記者走進位于長安大學地學科技大廈7樓的“張勤工作室”，她和六名團隊成員正坐在電腦前，分析由衛星傳來的全國15個省份400多個易發生災害點的遙感圖像和北斗監測數據。

截至目前，張勤和她的團隊已形成了一整套較為完備成熟的滑坡災害監測預警系統及平臺，成功預警近10起滑坡，為安全轉移人員和財產預留出寶貴時間，實現人員零傷亡。

仰望星空找辦法

我國是世界上地質災害最為嚴重的國家之一，主要的地質災害有崩塌、泥石流、滑坡、地面沉降、地裂縫等。其中，滑坡災害易發區域占國土面積的三分之二，為地質災害之首。

2015年我省山陽“8·12”、2017年四川茂縣“6·24”、2019年貴州水城“7·23”等特大山體滑坡災害，均造成了重大人員傷亡和財產損失。

滑坡能否被監測和預防？多年來，為攻克這一世界難題，我國地質和大地測量專家進行了不懈探索。可是，要在廣袤國土上找尋微小滑坡隱患，無異于“大海撈針”。

后來，科學家用傳統的衛星遙感技術來觀測滑坡，但這一技術在區域滑坡研究中，多聚焦于定性的地表解譯與形態特征判識，難以直接獲取定量的多維度地表變形信息，從而限制了對滑坡的深入研究。

2000年，在香港理工大學做訪問學者的張勤，偶然接觸到InSAR（合成孔徑雷達干涉測量），忽然“眼前一亮”。

說到InSAR，不得不提1801年英國物理學家托馬斯·楊的雙縫實驗。在這一實驗中，托馬斯·楊把一支蠟燭放在一張開了一個小孔的紙前面，這樣就形成了一個點光源（從一個點發出的光源）。然后，他在紙后面再放一張紙。不同的是，第二張紙上開了兩道平行的狹縫。從小孔中射出的光穿過兩道狹縫投到屏幕上，最終形成了一系列明暗交替的條紋，這就是雙縫干涉條紋。

時光流轉，20世紀后期，科學家利用雷達衛星遙感技術捕獲地表多期反射信號的相位干涉，同樣獲得了“神奇的條紋”，并且根據這些條紋獲得地表在一定時間段內的變形信息，形成了InSAR。當雷達衛星在兩個不同時間向地面上同一個點發射并接收反射信號后，對兩次獲取的相位信息經過一定的處理就會形成干涉圖像。科學家們根據干涉圖的相位值，能得出兩次成像中微波的路程差，從而獲取地球表面的多維長時序歷史形變信息。

讓張勤興奮不已的InSAR，很快就被她用在我國西部地質災害的識別監測上。

2003年，當InSAR技術在國內剛剛起步時，她便指導博士生用InSAR監測西安城市地裂縫災害。

經過20年發展，現在，長安大學InSAR地質災害監測研究已處于國內首屈一指的地位，張勤和她的團隊基于InSAR的地質災害監測工作也“碩果累累”：在2018年金沙江白格滑坡堰塞湖應急救災中提供的快速調查成果，被自然資源部采用；2019年2月17日，提前近1小時成功預警貴州興義龍井村順層巖質滑坡；2021年1月27日，結合地面實時監測設備提前6小時成功預警甘肅永靖縣黑方臺黃土滑坡，并提前7分鐘再次緊急發出滑坡即將失穩的紅色告警，準確預測出此次滑坡的發生時間。

自主研發檢測裝備

“什么，我們要研究地面接收設備？”最初聽到張勤的這一想法時，張勤團隊成員、長安大學博士杜源覺得不可思議。因為，對于測量專業的學生來說，進行硬件設備的研發是一個完全陌生的領域。

然而，張勤卻偏要做別人沒有做過的事。

北斗衛星信號在地面要有接收設備。尤其對于特大型滑坡來說，因為需要監測的點位多，所以要廣泛布設監測裝備。

多年前，因為不掌握相關技術，我國的衛星接收設備幾乎都從國外進口。最早，一臺設備售價要百萬元以上，后來，雖然價格降了許多，每臺售價也在2萬元以上。

“現代通信功能的加入，讓我們可以給設備做減法，盡量降低成本。”張勤說。

于是，采用“云+傳感器”的設計理念，她帶領團隊于2016年在國內率先研發出小型化、低功耗、高精度的普適北斗滑坡監測設備。

該設備將傳統設備中的大容量存儲模塊、高性能CPU計算模塊等多個模塊省去，只留下了數據采集模塊和通信模塊，體積也由300立方厘米縮小至100立方厘米，成本更是降至5000元以下，能夠實時捕捉毫米級的滑坡位移變化，推動了滑坡實時監測裝備向普適化方向發展。

空天一體做加法

在我國的滑坡災害中，60%以上屬于高危高位滑坡。因滑坡區域山高坎陡，人難以到達，所以無法布設相關設備，令高危高位滑坡區域存在監測盲點。

比如2017年6月24日，四川茂縣高位山體滑坡，坡高近2000米。由于無法監測，突發滑坡時，坡體移動了3公里，掩埋了坡下新磨村120余人。

目前，無人機廣泛應用于各領域，能不能讓無人機加入地質災害監測“隊伍”中來呢？2019年，張勤創新性提出研制“無人機拋投式”北斗實時監測系統，解決人無法到現場部署設備的難題。即無人機搭載監測設備飛到待部署設備的地質災害點進行精準拋投，然后，系統中的空天地自組網通信模塊及多參數預警平臺將實時監測相關數據，對滑坡進行精準預測。

她的這一設想一經提出，就成功申請了國家重大科研儀器研制項目“無人機精準投放式北斗滑坡災害智能監測預警系統”。目前，這一系統的研發正在緊鑼密鼓進行中。

對于張勤和她的團隊來說，他們又一次挑戰了“不可能”。

“我們是站在地球看地球，而張老師是站在太空看地球！”說起張勤的創新思維，學生們無不發自心底地佩服。

輕柔的聲音、親切的態度、溫婉的氣質，這是張勤老師給人的第一印象。但是，她告訴記者，自己最看重的特質是“敢于想、敢于闖”。也正因此，5月8日，她在給學校本科生講課時特別強調：“課本總是會滯后于科技的進步，所以同學們一定要跳出課本、打開思維、學會思考。這樣，大家看到的才不會是一棵樹，而是整片森林。”

上至浩瀚太空，下至遼闊大地，如今，通過衛星“看地球”的張勤老師，又開始帶領團隊在“天空地多源異質數據融合分析”上研究攻關，爭取對地質災害進行更為超前的判識。

來源：陜西日報