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基于S-变换的GNSS滑坡变形监测数据信息提取与抑噪

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大地测量与地球动力学 2020年第4期40卷 335-339页

作者：岳聪王利王智伟韩清清徐甫长安大学地质工程与测绘学院西安市710054 地理信息工程国家重点实验室西安市710054 西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室西安市710054

提出一种基于S-变换的变形监测数据抑噪方法。首先采用S-变换对监测数据进行时频分析,得到二维时频矩阵,再根据二维时频矩阵设计时频滤波器,最后利用时频分析反变换方法重构信号。采用模拟数据和滑坡变形实测数据对该方法的有效性进行... 详细信息

提出一种基于S-变换的变形监测数据抑噪方法。首先采用S-变换对监测数据进行时频分析,得到二维时频矩阵,再根据二维时频矩阵设计时频滤波器,最后利用时频分析反变换方法重构信号。采用模拟数据和滑坡变形实测数据对该方法的有效性进行验证。结果表明,相较于小波滤波方法,经该方法处理后的变形数据的RMSE和SNR均较优,可准确提取监测点的变形特征,为滑坡变形预测预报提供可靠的监测数据。

关键词： S-变换 GNSS 滑坡变形监测小波信号抑噪

TDR技术在滑坡变形监测中的适宜性试验研究

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TDR技术在滑坡变形监测中的适宜性试验研究

作者：李红刚中国地质大学

学位级别：硕士

我国是一个滑坡地质灾害多发的国家,据统计,我国每年因滑坡灾害造成的经济损失近100亿元,死亡人数近千人。近年来,随着监测方法的完善和监测仪器的多样化发展,我国通过监测工作预报滑坡地质灾害的成功率大大提高。因此,对滑坡灾害的监... 详细信息

我国是一个滑坡地质灾害多发的国家,据统计,我国每年因滑坡灾害造成的经济损失近100亿元,死亡人数近千人。近年来,随着监测方法的完善和监测仪器的多样化发展,我国通过监测工作预报滑坡地质灾害的成功率大大提高。因此,对滑坡灾害的监测预报不仅是必需的,而且是完全可能的。在滑坡地质灾害研究预测预报研究工作中,滑坡深部位移监测是其研究的重点和关键课题。以往滑坡的深部位移信息主要通过钻孔倾斜仪来监测,但其工作量大、自动化程度不高。时域反射(TDR)技术作为一种新型的滑坡深部位移监测手段,以快速、精确、远程控制等优点而日益受到有关研究人员的关注,它可以及时了解和掌握滑坡深部的位移与变形的动态变化过程,从而能实现对滑坡变形的动态实时监测。但是,至今在滑坡变形监测中,在应用TDR技术的可行性方面仍有一些异议。基于此,在导师的指导下,结合国家自然科学基金项目开展了本论文的研究工作。旨在论证TDR技术在滑坡变形监测中的可行性,并提出监测信号与滑坡变形之间的定量关系,从而为TDR技术的推广与应用奠定完备的理论基础。具体研究内容、思路以及研究结论如下:论文首先在前人研究和本文研究工作的基础上,通过讨论滑坡的形成机制和现有的滑坡监测方法,以及现今关于滑坡深部位移监测技术的优缺点,详细的总结和论述了TDR监测系统的原理、信号规律及导致信号损耗的因素。基于上述理论基础提出了一套完整的TDR监测系统,接着详细介绍了该系统的关键部分,如电磁波激发器、信号采集和处理系统等,另外,详细介绍了同轴电缆的特点。基于麦克斯韦电磁理论,推导了电磁波在传输介质中的波动方程及其解,推导出了描述传输线状态的阻抗和反射系数的表达式,并建立了同轴电缆信号反射模型。接着,作者利用TDR监测仪器对同轴电缆进行了室内剪切和拉伸试验,通过室内试验验证了TDR技术的实际可行性。但是,由于TDR监测系统自身和外界环境的影响,使得监测数据中往往夹杂着一些干扰因素,结果导致TDR信号规律和特征不甚明显,为了准确地反映出TDR信号的变化规律,本文引入当今公认最好的信号去噪分析工具——小波分析,通过详细分析和比较小波变换方法,最后提出采用小波函数中的db3、三层分解和系统自动阀值的组合方法来对TDR信号进行去噪分析,通过实践证明,该组合方法十分可行实用。在室内试验中,同轴电缆主要有三种变形形式:挤压变形、剪切变形和拉伸变形。通过利用小波变换去噪后,分析TDR试验数据,发现挤压变形分两个阶段:信号变化缓慢段和信号变化激增段,但总体趋势是信号幅值随变形量的增大而增大;在电缆的纯剪切阶段,信号幅值随着电缆剪切变形的增大而增大;而在电缆的纯拉伸阶段,随着拉伸变形的增大,信号幅值反而逐渐减小。通过回归分析研究了室内试验三种变形形式的信号状况,提出了三种变形时信号幅值——变形的置信区间和各自适合的拟合公式,并确定了四个公式的适用条件:(1)电缆挤压变形时,TDR信号幅值的变化范围约0～14.5mv,可以用修正后的拟合公式二来计算电缆的实际变形量;(2)电缆剪切变形时,TDR信号幅值的变化范围约12.5～17mv,此时可以用修正后的拟合公式三计算电缆的实际变形量;(3)当同轴电缆信号幅值量大于9mv时,电缆有可能发生拉伸变形,还需要用修正后的拟合公式四来计算电缆的拉伸变形量。反之,还可以通过信号幅值变化的范围来初步判断电缆的变形状态。另外,本文给出了三种状态下TDR信号的置信区间,为TDR系统的实际应用提供了理论基础。为验证TDR监测系统在滑坡现场中的应用性,本文选取峡口滑坡作为TDR监测系统现场试验点,来检验该系统的现场适宜性。在查明峡口滑坡体的基本地质情况的基础上,抽象出用于计算的滑坡地质结构模型,通过稳定性评价得知该滑坡现在天然状况处于临界状态;通过数值模拟结果表明在天然状况下滑坡可能出现蠕滑现象;滑坡一旦受到暴雨、地震作用等外界条件影响,将产生局部或整体滑动。通过在滑体上钻孔布置TDR和钻孔倾斜仪监测系统来监测滑坡的变形情况,通过对比TDR监测、倾斜仪和数值模拟结果,三者分别得出的峡口滑坡变形趋势是一致的,与滑坡的实际变形状况相符合,从而证明了TDR技术在滑坡变形监测中是完全可行的。接着,通过峡口滑坡现场试验来修正TDR监测信号与变形间的定量关系。另外,TDR监测结果比钻孔倾斜仪监测的滑坡变形量偏小,在挤压和剪切阶段,计算得出的变形量分别约为钻孔倾斜仪监测值的66.4%～79.6%和66.6%～71.4%,因而对试验拟合公式进行了函数修正,提出了适合TDR监测信息的现场换算公式。玉皇阁TDR监测系统,每天为一个监测周期自动对滑坡进行深部位移监测,真正实现了实时性监控。本文通过对玉皇阁滑坡2008年6月至12月滑带处的

关键词： TDR技术滑坡变形监测适宜性小波去噪回归分析

高精度GNSS实时滑坡变形监测技术及环境建模分析研究

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测绘学报 2020年第3期49卷 397-397页

作者：韩军强中国科学院国家授时中心

滑坡变形监测不仅是科学问题,也是实践问题。对地质滑坡灾害进行高精度变形监测是防灾减灾至关重要的命题。GNSS作为滑坡监测预警的重要手段之一,不仅具有连续高精度、全天候监测能力,而且是目前唯一可以直接获取滑坡地表三维矢量变形... 详细信息

滑坡变形监测不仅是科学问题,也是实践问题。对地质滑坡灾害进行高精度变形监测是防灾减灾至关重要的命题。GNSS作为滑坡监测预警的重要手段之一,不仅具有连续高精度、全天候监测能力,而且是目前唯一可以直接获取滑坡地表三维矢量变形的监测手段。然而,滑坡灾害往往多发于山地丘陵等复杂环境下,加上地震、降雨等因素的诱发作用,极易影响GNSS技术的实时预处理质量和监测定位精度;此外,高价位的GNSS监测终端开销也使得大规模、高密度滑坡监测难以大规模推广应用。针对上述滑坡复杂环境影响和设备成本问题,本研究分别从高精度GNSS实时数据预处理算法、空间地形环境建模和低成本云平台监测系统3个方面进行了探讨。

关键词：滑坡变形监测滑坡灾害滑坡监测诱发作用设备成本环境影响环境建模防灾减灾

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GBInSAR河流滑坡变形监测应用

地理空间信息 2019年第4期17卷 79-83,I0003-I0004页

作者：周吕郭际明覃泽兆方丹娜胡纪元范昆飞武汉大学测绘学院湖北武汉430079 武汉大学精密工程与工业测量国家测绘地理信息局重点实验室湖北武汉430079 南宁市国土测绘地理信息中心广西南宁530021

对城市中河流滑坡进行变形监测与分析掌握滑坡体形变规律,是滑坡安全性评估的重要手段。针对南宁邕江柳沙半岛滑坡灾后加固过程中稳定性,采用GBInSAR技术对该滑坡进行连续高精度变形监测,同时结合时间序列分析方法获取了该滑坡体的二维... 详细信息

对城市中河流滑坡进行变形监测与分析掌握滑坡体形变规律,是滑坡安全性评估的重要手段。针对南宁邕江柳沙半岛滑坡灾后加固过程中稳定性,采用GBInSAR技术对该滑坡进行连续高精度变形监测,同时结合时间序列分析方法获取了该滑坡体的二维形变时间序列图以及特征点的形变时间序列。变形监测与分析结果表明,滑坡体上的加固带处已基本稳定,加固带上大部分PS点的形变在1 mm以内;滑坡体的大部分区域的形变基本在4 mm以内,且形变呈明显的非线性变化;GBInSAR技术可以快速、有效地获取河流滑坡整体形变信息及形变的演化过程。

关键词： GBInSAR IBIS-L SFCW技术滑坡变形监测

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NRTK技术应用于滑坡变形监测

现代导航 2011年第5期2卷 355-358页

作者：张国利牛慧军解放军92941部队葫芦岛125000

本文分析了NRTK定位技术和滑坡变形的基本情况，提出在滑坡变形监测中采用CORS NRTK技术，并且就GPS监测网的使用做了论述。

关键词： NRTK 滑坡变形监测 GPS监测网

GPS用于有电磁场干扰测区的滑坡变形监测的可行性探讨

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测绘工程 2000年第3期9卷 35-36页

作者：于先文范一中南京交通高等专科学校港航系江苏南京210032 西安工程学院测量工程系陕西西安710054

应用 GPS技术对一有较强电磁场干扰背景下的滑坡变形监测项目进行了实验 ,初步结果表明 ,采用适当的措施 ,GPS技术完全能应用该类型测区的滑坡变形监测工作。

关键词： GPS 滑坡变形监测电磁场

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自动化监测系统在滑坡变形监测中的应用研究

工程技术研究 2023年第15期8卷 103-105页

作者：张居福安徽省勘查技术院安徽合肥230031

文章研究了自动化监测系统在滑坡变形监测中的应用,探讨了该系统的构建和实际应用效果。该系统由测量设备、数据采集系统、数据传输系统和数据处理系统组成,实际应用分析表明,其可以以高精度、稳定性和可靠性实现对滑坡变形特征的有效监... 详细信息

文章研究了自动化监测系统在滑坡变形监测中的应用,探讨了该系统的构建和实际应用效果。该系统由测量设备、数据采集系统、数据传输系统和数据处理系统组成,实际应用分析表明,其可以以高精度、稳定性和可靠性实现对滑坡变形特征的有效监测,并提供实时监测数据可视化和预警功能,从而提供更客观和全面的监测数据,具有更高的准确性和可靠性,以及巨大的应用潜力。然而,监测设备的维护和管理、安装和维护的高成本及对专业技术人员的需求仍然是应用自动化监测系统面临的挑战。

关键词：自动化监测系统滑坡变形监测实时监测数据可视化

地基合成孔径雷达干涉测量技术在滑坡变形监测中的初步应用研究

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中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 2023年第6期 145-149页

作者：李世良李书银潘显东中铁大桥勘测设计院集团有限公司湖北武汉430101

地基合成孔径雷达作为一种新型变形监测技术,已经逐步应用于各行各业的工程项目之中。本文介绍了地基合成孔径雷达干涉测量的原理。为了配合长江沿岸铁路的建设,引入新技术进行地质勘查,本次研究通过利用地基合成孔径雷达干涉测量技术... 详细信息

地基合成孔径雷达作为一种新型变形监测技术,已经逐步应用于各行各业的工程项目之中。本文介绍了地基合成孔径雷达干涉测量的原理。为了配合长江沿岸铁路的建设,引入新技术进行地质勘查,本次研究通过利用地基合成孔径雷达干涉测量技术对沿江某处滑坡开展监测实验。针对长江沿岸的环境变化剧烈且复杂问题,地基雷达监测稳定性极具挑战,通过监测结果分析研究了三方面的内容:通过变形时间序列图的波动范围确定地基合成孔径雷达变形监测实测精度研究;通过时序变形序列图的波动趋势,分析环境波动对雷达测量变形结果的影响研究;以及通过分析时序变形序列图的恢复能力,判定雷达变形监测的真实变形区域研究。该研究初步验证了地基合成孔径雷达干涉测量在沿江地区滑坡变形监测应用中的有效性,为后续建设长江沿岸铁路提供地质勘查的数据支持。

关键词：地基合成孔径雷达干涉测量滑坡变形监测实测精度环境波动

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汶川大地震重灾区某滑坡变形监测方案设计

山西建筑 2012年第15期38卷 227-228页

作者：薛万蓉卢正四川建筑职业技术学院交通系测量工程研究所四川德阳618000

为了保证重灾区人民的生命财产安全,对灾区某滑坡进行了变形监测方案设计,详细阐述了滑坡监测的质量与安全保证措施,对该滑坡监测工作具有一定指导意义,也为类似工程施工提供了技术参考。

关键词：滑坡变形监测绝对位移监测地下水监测静态GPS