基于PS-InSAR的天津地区沉降监测及分析

城市地面沉降监测是保障城市安全建设和健康发展的重要手段之一,而传统的沉降监测方法无法大尺度反映地面形变信息。针对近几年天津地区出现大面积沉降现象,利用Sentinel-1A数据基于永久散射体干涉测量技术开展城区大范围沉降监测研究并分析了地面沉降原因。结果表明：近年来天津地区多处出现地面沉降,严重沉降区集中天津的武清区、北辰区以及郊区乡镇结合区域的王庆坨镇、胜芳镇、左各庄镇、静海镇以及大寺镇,其最大沉降漏斗位于王庆坨镇,沉降速率为-63.2 mm/a。经分析发现天津地面沉降与地下水过度开采、大型工业区的迁移和建设以及活动断裂带地质活动有关。     

基于地基雷达点云数据的冰川表面DEM建模

冰川监测是气候变化研究的重要组成部分，为了从三维立体角度研究冰川的运动变化情况，以梅里雪山西坡的共森隆巴冰川为研究对象，基于地基雷达点云数据分别利用了不规则三角网（Triangulated Irregular Network, TIN）和反距离加权（Inverse Distance Weight, IDW）两种插值算法进行了DEM建模，以交叉验证方法分析了两种算法的关键参数对冰川DEM建模结果的影响。结果表明：(1)格网分辨率对TIN插值结果影响较大。格网分辨率较低时，会造成DEM较多的空洞，格网分辨率较高时，会导致DEM表面平滑。当格网分辨率大小选择0.75 m时，冰川表面DEM建模结果精度最高，此时R2为0.997 0,RMSE为0.457 1 m。(2)插值半径对冰川表面DEM建模效果有较大影响，插值半径较小时，空洞部分较多且较大，随着插值半径的增大，空洞部分不断减少。而格网分辨率是影响IDW插值算法精度的较大因素。虽然不同格网大小和不同插值半径下冰川DEM建模的R2和RMSE精度较高，但是DEM建模效果不理想，存在较多空洞部分，难以利用IDW算法实现完整的冰川表面建模。(3)通...     

基于SBAS-InSAR技术对昆明机场高边坡沉降监测研究

针对昆明长水机场高边坡监测中水准和GPS监测数据获取困难甚至无法获取的情况,本文运用SBAS-InSAR技术提取昆明长水机场高边坡升降轨模式下形变信息。首先将雷达视线向(LOS)上的形变速率转换为垂向方向的沉降速率,再对升降轨垂直形变速率进行对比验证,最后对两组数据进行融合计算,绘制出数据融合后的三维垂直沉降速率图。结果表明,两种模式下的垂直形变速率存在一定的差异,但沉降趋势大致相同,两组数据的相关性和差值中误差保证数据的可靠性和准确性,融合后的数据更加符合高边坡沉降规律。     

基于激光点云的高压输电线覆冰厚度反演

高压输电线覆冰是电网安全运行管理维护部门关注的重点致灾因子之一,其中覆冰厚度是输电线路风险评估、除冰策略等研究的关键指标。针对现有覆冰厚度提取精度不高、效率低等不足,提出了一种基于激光点云的高压输电线覆冰厚度反演方法,即模型-应力-冰厚法。首先从两期激光点云中精细提取输电线三维空间模型,结合导线参数提取空载输电线水平应力。然后根据状态方程,计算覆冰输电线水平应力。最后综合覆冰输电线三维空间模型和水平应力,计算其综合比载,最终实现覆冰平均厚度快速反演。实验结果表明:该方法能快速实现输电线覆冰厚度反演,覆冰厚度反演误差最大值为0.30 mm,相对误差为6.58%。该研究对高压输电线路覆冰风险监测与评估具有重要的应用价值。     

基于PS-InSAR的天津地区沉降监测及分析

城市地面沉降监测是保障城市安全建设和健康发展的重要手段之一，而传统的沉降监测方法无法大尺度反映地面形变信息。针对近几年天津地区出现大面积沉降现象，利用Sentinel-1A数据基于永久散射体干涉测量技术开展城区大范围沉降监测研究并分析了地面沉降原因。结果表明：近年来天津地区多处出现地面沉降，严重沉降区集中天津的武清区、北辰区以及郊区乡镇结合区域的王庆坨镇、胜芳镇、左各庄镇、静海镇以及大寺镇,其最大沉降漏斗位于王庆坨镇，沉降速率为-63.2 mm/a。经分析发现天津地面沉降与地下水过度开采、大型工业区的迁移和建设以及活动断裂带地质活动有关。     

点云数据温度变化环境下输电线形态模拟

气温是影响架空输电线路电气间距和机械强度的主要气象参数之一。针对当前输电线路实时工况运营状态安全监测的需求,基于机载激光点云数据,提出了一种线路环境温度变化下架空输电线空间形态模拟及精度验证方法。首先利用点云数据重建输电线空间模型并提取初始温度下输电线水平应力,然后根据状态方程求解模拟温度下输电线水平应力。最后根据静力平衡原理实现输电线空间形态模拟,并提出了两期激光点云交叉验证方法验证模拟结果的可靠性和准确性。选择具有典型代表性的输电线点云数据进行试验,结果表明:该方法能很好地实现任意温度变化环境下架空输电线空间形态模拟,模拟中误差0.027,平均误差0.066 m,最大误差0.471 m。研究为机载激光雷达电力巡检及高压输电线路设计提供参考价值。     

顾及风偏环境的激光点云输电线模型重建

输电线模型重建是机载激光雷达技术电力巡检研究的主要内容,但现有的激光点云输电线模型大多基于无风偏理想环境的输电线空间形态描述,忽略了实时自然环境中风荷载的作用效果,输电线模型重建的适应性和普适性有待提高。在分析了风荷载作用于输电线受力变化的基础上,提出了风偏环境下输电线三维空间形态描述的理论模型(抛物线-抛物线方程),建立了一种顾及风偏因素的激光点云输电线模型重建方法。选择3组典型代表性的实验数据,涉及不同风速、地形条件及输电线类型,结果表明：所提出的抛物线-抛物线方程能很好地顾及水平风荷载作用的输电线空间形态特性,相比已有模型直线-抛物线方程,具有较高的模型重建精度和普遍适用性。该研究对提高激光点云输电线模型重建具有重要的理论参考价值。     

基于地基雷达点云主方向的林下植被自动滤除

现有地基激光雷达林下植被滤除研究精度不高且自动化程度较低，针对当前研究存在的不足，以两块地基激光雷达天然林样地点云数据为研究对象，提出了一种基于点云主方向的林下植被自动滤除方法。首先对数据进行裁剪、去噪、滤波和高度归一化等预处理后，根据样地林下植被的生长高度，将数据以一定高度分为上下两层，上层为乔木点云，下层为包含林下植被点云。然后，计算下层点云的空间邻域内特征以提取点云主方向，根据主方向与Z轴方向的法向量之间的夹角提取林下主干，滤除大量林下植被点云。最后，利用欧式距离聚类方法对林下主干提取结果进行聚类，精细提取林下主干，实现林下植被的完全滤除。根据以上方法，研究以两块天然林样地进行实验，结果表明，当样地1的邻域值k为100，夹角阈值t为30°，样地2的k邻域值为150，夹角阈值t为30°时，两块样地林下主干数量都实现了100%的完全提取，说明林下植被滤除结果较好。通过对邻域值k和夹角阈值t进行讨论，研究认为k值选择100～150为宜，t值选择30°为宜。该方法参数少，自动化程度高，可为以灌木或乔木为对象的研究提供一定的技术参考。