雷达：穿透地面、穿透烟雾，并从轨道上监视

雷达发射无线电波并接收回波。强回波来自电学性质（相对介电常数）的突变：空气到土壤、土壤到水、混凝土到钢材。空洞的对比度很强，因此显示清晰。电波在材料内部会减速，v = 光速 ÷ √相对介电常数，深度则为 v × 往返时间 ÷ 2。水的相对介电常数约为 80，所以含水量会使波速发生剧烈变化——这正是核心难点。

道路塌陷的一个主要原因是受损的下水道管道。每逢暴雨和水流，周围土壤便通过接缝和裂缝被冲入管内，路面之下的空洞不断扩大。直到最后一刻，路表往往看起来仍是平整的。2025 年埼玉县八潮市的大规模道路塌陷就涉及一条受损的下水道干管，随后应国家政府要求，全国范围内对直径 2 m 及以上的老旧下水道开展了特别优先调查。

目前用于道路空洞调查的成熟手段是车载探地雷达：它随车流行驶，大范围扫描，可疑位置再钻一个小孔、插入摄像头加以确认。无人机则用于车辆到不了的地方——河岸、堤防、边坡、灾后被阻断的道路——以及用管道内无人机进入下水道管道内部。

• 高度：天线离地越远，在地表反射的能量越多。无人机必须以恒定低高度贴地飞行。
• 重量与天线：频率越低，所需天线越大。想看得越深，就越难携带。
• 土壤：湿黏土和盐碱土衰减强烈。同一套设备在不同场地看到的深度差异很大。
• 定位：要将反射绘制到图上，需要厘米级的位置和高度记录。
• 解读：回波是空洞、管道、石块还是土层边界，要凭波形形状和经验判读。误报很常见。

因此就目前而言，无人机探地雷达现实的定位是在车辆和人员都无法到达的地方做粗筛。在积雪、冰川和地雷探测方面研究活跃，检查方面的试验也在增多。

高频探地雷达以手持形式广泛用于测量桥梁桥面板、隧道衬砌和建筑墙体中的钢筋位置和保护层厚度。车载系统也用于筛查沥青层之下的桥面劣化。这些都是已投入实用的技术。

用无人机来做这件事很难：精确测量要求天线与表面接触，或非常贴近且保持稳定。已有研究让无人机带上接触臂，把传感器压在墙面或桥面板底面上，但仍停留在研究和试验阶段。目前现实的分工是：无人机用可见光或热成像做筛查，雷达则由人员或地面机器人近距离施测。

毫米波雷达因汽车防撞系统而为人熟知。其较长的波长使它能穿透烟雾、粉尘、雾气和黑暗测量距离和速度。在无人机上，它被用于例如农业喷洒无人机的地形跟随和避障。

它的弱点是角分辨率粗糙：它知道那里有东西，却不知道是什么形状。因此它最适合与 LiDAR 和相机组合使用，在其他传感器失明时互相补位。人们对它在锅炉和矿山等多尘场所的应用寄予厚望。粉尘与烟雾

InSAR（干涉合成孔径雷达）用卫星合成孔径雷达对同一区域反复成像，根据相位差测量地面位移。对大量影像做时间序列分析，可以在大范围内揭示沉降地面、路堤、堤防、大坝和桥梁周边缓慢的毫米级位移。可用的有欧洲的 Sentinel-1（C 波段，开放数据）、日本的 ALOS-2 和 ALOS-4（L 波段）以及商业小型 SAR 卫星。

河流和边坡方面，请参阅边坡、堤防与河流和大坝。

“为观看而拍的影像”与“为测量而留的记录”从何处分道扬镳，在航空成像如何分化为影像与测量（Airffic Aerial）中有讲述。InSAR 是测量一侧的新来者。

• 处处深层穿透：湿黏土和盐碱土衰减很快。
• 确切判定回波：是空洞、管道还是石块，只有开挖才能确认。
• 无人机近距离探测：钢筋保护层等需要天线贴近并保持稳定——这在飞行中很难。
• 从轨道捕捉快速变化：InSAR 适合缓慢运动；几小时内发展的坍塌在两次获取之间就已结束。

到 2035 年，卫星 InSAR 很可能每月监视全城范围的沉降，一旦出现位移，就先派出车载探地雷达和管道内无人机。无人机探地雷达或许已成长为灾后道路和堤防的快速调查工具。毫米波雷达很可能成为必须在烟雾和粉尘中持续飞行的飞行器的标准配置。这是编辑部的看法；尤其是无人机探地雷达，仍需要大量验证。