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地基sar数据优化及灾变体面积预警预报分析

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测绘通报 2022年第12期 51-56,96页

作者：刘玉溪杨凤芸秦宏楠辽宁科技大学土木工程学院辽宁鞍山114051 中国安全生产科学研究院北京100012

针对地基sar异常数据难以识别、潜在滑坡体发展特征及规律不明显、临滑面积估算难度大的问题,本文以甘肃某矿山滑坡数据为基础,介绍了地基sar形变数据的处理方法,通过Matlab软件有效地识别、筛选、剔除了异常形变数据,并以色彩差异进行... 详细信息

针对地基sar异常数据难以识别、潜在滑坡体发展特征及规律不明显、临滑面积估算难度大的问题,本文以甘肃某矿山滑坡数据为基础,介绍了地基sar形变数据的处理方法,通过Matlab软件有效地识别、筛选、剔除了异常形变数据,并以色彩差异进行区分,进一步突显了不同阶段潜在灾变体面积的演化规律。基于地基雷达监测原理,提出一种多边形面域估算方法,实现潜在危险区域面积的估算。研究不等周期处理的速度倒数曲线组,发现速度倒数平方法能够进一步放大特征趋势,预测结果准确、预报效果好,为实现矿山滑坡超前预警预报提供了新的思路。

关键词：地基sar 滑坡数据优化预警预报

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地基sar在滑坡形变监测中的应用

测绘通报 2022年第7期 60-63页

作者：周志伟程翔周伟郝卫峰肖海斌陈鸿杰杨魁中国科学院精密测量科学与技术创新研究院湖北武汉430071 武汉大学湖北武汉430072 华能澜沧江水电股份有限公司云南昆明650214 天津华北地质勘查总院天津300170

地基Insar是近年发展起来的基于地基sar(GB-sar)获取地表形变的一种新的技术手段,分辨率高、可实时监测,实现毫米级形变监测精度,为近距离滑坡实时监测与预警提供了先进的技术手段。本文首先以澜沧江某滑坡体为研究对象,在滑坡体对岸设... 详细信息

地基Insar是近年发展起来的基于地基sar(GB-sar)获取地表形变的一种新的技术手段,分辨率高、可实时监测,实现毫米级形变监测精度,为近距离滑坡实时监测与预警提供了先进的技术手段。本文首先以澜沧江某滑坡体为研究对象,在滑坡体对岸设立固定站点,按固定频率进行GB-sar数据采集;然后通过先后两景影像形成干涉对,利用相干阈值方法提取相干点目标;最后利用形变模型提取滑坡体形变结果。研究表明,地基sar可获得整个滑体形变边界、形变大小空间分布及时间变化历程,对滑坡体灾害实时监测非常有效,可为滑坡灾害监测及预警提供参考。

关键词：地基sar 地基Insar 滑坡体形变监测

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地铁盾构下穿高铁站房安全监测

测绘工程 2024年第3期33卷 67-74页

作者：龙四春唐敏轩周健赖咸根张立亚熊朝晖湖南科技大学地球科学与空间信息工程学院湖南湘潭411199 中国建筑第五工程局有限公司长沙410011

针对地铁盾构下穿地表建筑物形变规律监测和复杂工况环境下地基sar数据处理等问题,提出利用广义离群检验算法对地基sar一阶差分相位数据进行粗差探测与剔除,联合地基sar与测量机器人监测数据对地铁盾构下穿湘潭北站高铁站房进行形变监... 详细信息

针对地铁盾构下穿地表建筑物形变规律监测和复杂工况环境下地基sar数据处理等问题,提出利用广义离群检验算法对地基sar一阶差分相位数据进行粗差探测与剔除,联合地基sar与测量机器人监测数据对地铁盾构下穿湘潭北站高铁站房进行形变监测与安全分析,并基于力学模型和Flac3D软件进行数值模拟,较好的得出盾构下穿高铁站房各阶段形变特征与规律。结果表明,广义离群检验算法有效解决了复杂工况环境下地基sar数据遮挡问题,联合测量机器人数据得到与数值模型变形解算结果一致,且符合施工过程物理力学客观规律,基本实现盾构下穿地表建筑物安全监测,为类似地铁盾构安全施工检测提供参考。

关键词：地基sar 盾构下穿安全监测广义离群检验算法形变规律

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面向植被边坡的地基sar高相干点选择

信号处理 2022年第1期38卷 137-147页

作者：杨鸿田卫明邓云开聂祥飞冯丽源张月重庆三峡学院电子与信息工程学院重庆404130 北京理工大学信息与电子学院北京100081 北京理工大学重庆创新中心重庆401120

基于高相干点进行相位分析,才能有效保证地基sar(Synthetic Aperture Radar,合成孔径雷达)形变测量的准确性。在差分干涉测量领域中,广泛使用幅度离差法,可以有效地选择出岩石、建筑物等PS(Permanent Scatterer,永久散射体)点作为高相干... 详细信息

基于高相干点进行相位分析,才能有效保证地基sar(Synthetic Aperture Radar,合成孔径雷达)形变测量的准确性。在差分干涉测量领域中,广泛使用幅度离差法,可以有效地选择出岩石、建筑物等PS(Permanent Scatterer,永久散射体)点作为高相干点,但对于植被边坡,采用该方法选择出高相干点数量较少,不利于差分干涉处理。在星载sar领域,普遍采用StaMPS方法解决植被边坡的高相干点选择问题。本文探索了StaMPS方法在地基sar领域的适用性,提出采用非PS点来计算相干系数门限,并引入DS(Distributed Scatterer,分布式散射体)选择技术,进一步提高了高相干点的数量。对一处植被边坡的实验结果表明,相比于幅度离差法和StaMPS方法,改进方法在提高高相干点数量的同时,有效保证了其相位质量。

关键词：地基sar 高相干点永久散射体 StaMPS方法分布式散射体

基于Transformer框架的地基sar边坡监测相位分类方法研究

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基于Transformer框架的地基SAR边坡监测相位分类方法研究

作者：崔紫维北方工业大学

学位级别：硕士

地基合成孔径雷达(Ground Based Synthetic Aperture Radar,GBsar)系统具备形变测量精度高、观测面积大及可全天候非接触监测等特点,是对露天矿山亚毫米级形变监测的主要技术手段之一。然而地基sar在长期不间断差分干涉测量过程中难免... 详细信息

地基合成孔径雷达(Ground Based Synthetic Aperture Radar,GBsar)系统具备形变测量精度高、观测面积大及可全天候非接触监测等特点,是对露天矿山亚毫米级形变监测的主要技术手段之一。然而地基sar在长期不间断差分干涉测量过程中难免受环境或系统变化影响,导致差分干涉相位序列中包含的误差相位变化被错位识别为形变,造成形变虚警问题。本文将该问题转化为相位序列的分类问题,研究了不同相位变化类型对应的时序特征差异,提出了基于Transformer框架的地基sar差分干涉相位时序特征表达及分类方法。本文的主要工作如下:(1)本文分析了边坡场景中差分干涉相位的主要组成分量,包括:坡体形变相位、回波多径效应相位、环境长期变化导致的偏移相位、经初步校正后残留的误差相位。根据相位序列时序变化特性,提出了差分速率、标准差、最小二乘拟合三类特征序列编码方法,可计算并反映不同类型相位序列变化在时序突变性、波动性、变化方向等方面的差异。(2)本文在原生Transformer框架基础上分别构建时序多头自注意力机制、相位类别自注意力机制、时序-类别多头注意力机制来学习各类相位的时序变化关系。制作了露天矿山边坡稳定性监测数据集并完成Transformer训练及测试,实现了四种差分干涉相位序列分类。相位分类实验结果表明差分干涉相位特征编码可以增强不同类型相位之间的区分度,但相对位置编码的失效使得框架不敏感时序间的关联性,导致分类结果中的形变相位与误差相位仍然区分不开。(3)为了解决原生Transformer框架中相对位置编码方式难以反映时序关联性的问题,本文在计算时序注意力时加入高斯分布进行相对位置编码的改进。与改进前的Transformer框架进行对比实验,证明本文利用高斯分布改进相对位置编码的方法可以进一步区分形变相位与误差相位,有效规避误差相位干扰形变反演的情况。

关键词：地基sar 形变监测相位分类 Transformer框架

基于地基sar高频面域数据的边坡监测预警方法研究

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基于地基SAR高频面域数据的边坡监测预警方法研究

作者：刘玉溪辽宁科技大学

学位级别：硕士

矿山边坡失稳是制约我国露天矿山安全生产的主要因素之一。近些年来,随着我国露天采场的不断延深,很多露天矿山的边坡不断加高加陡,形成高陡边坡,滑坡风险越来越高,对矿区工作人员造成了严重的威胁。因此,研究我国矿山滑坡的时间、位置... 详细信息

矿山边坡失稳是制约我国露天矿山安全生产的主要因素之一。近些年来,随着我国露天采场的不断延深,很多露天矿山的边坡不断加高加陡,形成高陡边坡,滑坡风险越来越高,对矿区工作人员造成了严重的威胁。因此,研究我国矿山滑坡的时间、位置及滑动范围,对保障矿山安全生产及作业人员的生命健康至关重要。本研究以甘肃李坝金矿为研究区,利用地基sar对采场边坡进行全天时全天候监测,实时获取雷达变形数据。同时,结合地形配准技术将雷达变形数据与无人机航测数据进行匹配,实现三维变形云图的可视化展示。此外,为了准确定位滑坡位置、圈定滑坡范围、预测滑坡时间,本文基于雷达配准后的形变数据,对传统的预警模型及方法进行研究,分析了边坡高度、角度、地质构造及累计降水量等因素对边坡滑坡预警精度的影响。论文得到以下主要结论:(1)提出了一种基于变形速度、累计形变位移、临滑面积的三参数滑坡预警模型分析法,结合边坡高度、角度、粘聚力、摩擦角及降雨量等因素,建立了短期、长期滑坡预警体系,确定了蓝、黄、橙、红四级预警。(2)通过FLAC3D数值模拟软件对边坡的位移、速度等参数进行了求解验证三参数预警分析模型的适用性及准确性。同时,利用MATLAB软件对面积参数进行了优化,提出了一种多边形面域估算方法,有效提高了临滑面积估算的精度。(3)不同预警范围的单点及区域形变数据其特征形变规律不同,研究发现不等周期下的速度倒数曲线在不同区域内存在明显的特征收敛点,且收敛时间不同。通过不同区域的特征收敛点可以用来提前对边坡滑坡灾害进行预警。同时,基于速度倒数预警法进行了改进,验证了改进的速度倒数预警法适用性及准确性,凸显监测数据的可读性、易读性和规律性,预测结果准确。

关键词：滑坡预警模型数据优化特征收敛点地基sar

基于FFBP的圆周扫描地基sar三维成像算法研究

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基于FFBP的圆周扫描地基SAR三维成像算法研究

作者：赵子恒北方工业大学

学位级别：硕士

地基合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,sar)作为一种高精度测量技术,具有全天候、非接触式和设站灵活等优点,能够实时监测场景的形变情况和变形趋势,自问世以来就成为了对地观测的重要工具。随着应用需求的日益增加,逐渐出现了不... 详细信息

地基合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,sar)作为一种高精度测量技术,具有全天候、非接触式和设站灵活等优点,能够实时监测场景的形变情况和变形趋势,自问世以来就成为了对地观测的重要工具。随着应用需求的日益增加,逐渐出现了不同体制的地基sar系统,为了满足三维信息获取和多角度观测等需求,圆周扫描地基sar应运而生。与线性地基sar相比,该系统观测范围更大且具有三维分辨能力,可以有效抑制叠掩现象。在圆周扫描地基sar的成像算法中,后向投影算法因其精度较高且不限雷达运动轨迹等特点被学者们广泛使用。目前,国际上已经验证了圆周扫描地基sar后向投影三维成像的可行性,但成像效率还难以满足实际使用时的需求。因此,本论文提出了一种基于快速因子化后向投影的圆周扫描地基sar三维成像算法,从圆周扫描地基sar的成像模型、成像算法和成像质量分析这几方面展开了研究。主要的研究内容和成果如下:(1)针对圆周扫描地基sar面对大场景时常规成像算法成像效率较低、无法满足连续监测需求的问题,本文提出了地形辅助的三维成像方法。通过比较目标点幅值筛选出场景各位置的有效点,将提取得到的有效点构筑成地形三维曲面,并在地形三维曲面上进行后向投影从而实现三维成像。该方法将场景中的目标点降维成三维曲面,以此减少了后向投影的数据量,提高了成像效率。仿真实验表明,成像结果中目标点分布与实际数据中目标点分布一致,成像质量较高且算法耗时较短。(2)针对后向投影算法需要逐个脉冲进行像素点投影导致成像速度较慢的问题,本文提出了适用于圆周扫描地基sar的快速因子化后向投影算法。该算法需要将全孔径等分为多段子孔径,并在子孔径下分别成像。通过子图像与相位函数相乘的方式进行基带转换实现频谱搬移,在二维频域中补零实现子图像升采样,并补偿相位函数实现子图像的非基带恢复,最后将多幅子图像融合为全孔径高分辨率图像。仿真实验表明,该算法的成像精度接近于后向投影算法且成像速度有大幅提高。(3)将快速因子化后向投影算法应用于地形辅助的三维成像中,形成了基于快速因子化后向投影的圆周扫描地基sar三维成像算法。通过点目标仿真对算法的成像质量和成像效率进行了验证,并与后向投影算法的点目标仿真结果进行对比分析。通过三维图像数据仿真对算法的适用性进行了验证,并进行了算法理论计算量分析。

关键词：地基sar 圆周扫描地基sar 后向投影快速因子化后向投影地形三维曲面

联合卫星sar和地基sar的海螺沟冰川动态变化及次生滑坡灾害监测

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武汉大学学报（信息科学版） 2019年第7期44卷 980-995页

作者：刘国祥张波张瑞蔡嘉伦符茵刘巧于冰李志林西南交通大学地球科学与环境工程学院四川成都611756 高速铁路运营安全空间信息技术国家地方联合工程实验室四川成都611756 中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所四川成都610041 西南石油大学土木工程与建筑学院四川成都610500 香港理工大学土地测量及地理资讯学系

受全球气候变化的影响,近年来中国藏东南及横断山脉多数冰川物质持续亏损、运动速度减缓,导致泥石流、滑坡等灾害频发。为突破光学遥感受气候条件制约的瓶颈,联合卫星合成孔径雷达(synthetic aperture radar, sar)和地基sar两种技术手段... 详细信息

受全球气候变化的影响,近年来中国藏东南及横断山脉多数冰川物质持续亏损、运动速度减缓,导致泥石流、滑坡等灾害频发。为突破光学遥感受气候条件制约的瓶颈,联合卫星合成孔径雷达(synthetic aperture radar, sar)和地基sar两种技术手段,选取海螺沟冰川作为典型研究区域,开展时序监测分析。基于对近11 a间获取的38景PALsar系列影像的像素偏移统计表明,海螺沟1号冰川粒雪盆和冰瀑布上沿区域整体运动最快,最大速度超过2 m/d;在海拔2 900～3 900 m的冰舌区,冰川运动趋缓,速度降至0.1～0.4 m/d;随着季节更替,海螺沟冰川运动速度呈周期性波动,积累区的夏冬两季差异为25%～35%,而冰舌段的差异则高达4倍。在年际变化方面,海螺沟1号冰川的运动速度平均减缓率为每年7.27%,消融区内减缓率高达每年15.57%。同时,使用像素偏移追踪和Stacking-Insar(interferometric sar)方法在海螺沟U型谷北坡探明了多处不稳定滑坡体,统计分析表明,此类滑坡运动与冰川消融具有强相关性,滑移速度于每年夏季达到峰值,2018年度最大滑移速度为南北向100 mm/d、东西向50 mm/d。进一步分析地基雷达的高频实时监测数据,确定该滑坡体的滑移速度在2018-07-09达到峰值(150 mm/d),并于随后失稳垮塌,详细展现了整个蠕变致灾过程。相关研究数据及监测结果可为冰冻圈及山地灾害研究提供参考。

关键词：海螺沟冰川像素偏移追踪地基sar 冰川运动滑坡

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基于二维形变场的地基sar精度验证与分析

武汉大学学报（信息科学版） 2019年第2期44卷 289-295页

作者：周吕郭际明胡纪元章迪陈明杨飞武汉大学测绘学院湖北武汉430079 桂林理工大学测绘地理信息学院广西桂林541004 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 国家基础地理信息中心北京100830

地基sar(synthetic aperture radar)可实现高精度的小区域性连续形变监测。为研究其形变探测能力与精度,建立了一套精度验证平台和系统。在楼顶布设不同位置分布的角反射器,并采用步进平台控制角反射器模拟不同数值形变,形变角反射器与... 详细信息

地基sar(synthetic aperture radar)可实现高精度的小区域性连续形变监测。为研究其形变探测能力与精度,建立了一套精度验证平台和系统。在楼顶布设不同位置分布的角反射器,并采用步进平台控制角反射器模拟不同数值形变,形变角反射器与稳定点及楼顶表面构成小区域二维形变场,利用IBIS-L(image by interferometric system-landslides)系统完成形变监测与分析。实验结果表明,当角反射器发生毫米级形变时,地基干涉雷达IBIS-L系统形变探测平均精度为0.27 mm,而角反射器发生亚毫米级形变时,其形变探测平均精度为0.11 mm;该系统可以实现小区域性的亚毫米级形变探测,对于缓慢微小变化,其具有更好的形变探测能力与可靠性。

关键词：地基sar 干涉角反射器形变探测精度验证