利用时间序列InSAR技术对珠江三角洲主要城市进行地面变形监测研究

利用时间序列技术（TS-InSAR）对Sentinel-1A卫星2015年12月12日至2018年5月30日覆盖珠江三角洲地区的影像进行处理,反演出广州、佛山与东莞的地面变形信息.研究结果表明,研究期间广佛地区与东莞地区整体平稳,局部发生沉降,沉降点主要集中在工厂密集处与工程施工处,并对沉降原因进行了初步分析.证明了利用Sentinel-1A来监测珠江三角洲地面变形情况也可以取得良好效果.     

V-BLAST OFDM 系统中一种新的检测算法

提出了频率选择性衰落信道下V-BLAST (Vertical Bell Labs Layered Space-Time) OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing)系统中一种新的检测算法．在发射端对每个发射天线分配不同的子载波,在接收端利用子载波之间的正交性进行干扰相消．该算法只需要一根接收天线,克服了传统算法要求接收天线个数至少等于发射天线个数的缺点,降低了系统接收机设计的复杂度,而且该算法性能优于传统的ZF(Zero-Forcing)和SIC(Serial Interference Cancellation)算法．     

分布式病房监测装置的设计

为了减轻医务人员的负担和保证病人的安全,设计了一种分布式病房监测装置。该装置以无线通讯技术、光线折射/散射原理为基础,实现病房输液监测的自动化和智能化。红外发射器(IR908)发射的红外线透过输液管,被红外接收器(PT908)接收,由于输液管中的药液变化会改变接收光线的强弱,引起红外接收器的电压变化,最后单片机对红外接收器的电压进行判断。实验结果表明:该装置结构简单、可靠性高、成本低廉,且能实现长时间的自动监测。     

短基线集干涉技术对乌鲁木齐市城区沉降监测

城市建筑物是城市化建设主要组成部分,建筑物安全是城市建设与发展的重要前提之一.利用哨兵一号(Sentinel-1A)数据(时间覆盖为360 d),基于短基线集干涉技术(SBAS-InSAR),在分析其技术原理及工作流程的基础上,对乌鲁木齐市城区及周边地区进行了地面沉降监测实验,并对监测结果进行统计,结合地面基础资料分析了其沉降原因,实验结果表明:沉降区域多为建筑兴建、资源开采活动频繁的地区,并主要分布在米东区、水磨沟区和沙依巴克区西山附近,其中米东区和水磨沟区最为严重,沉降速率最高可达97 mm/a.     

基于激光检测技术的入侵监测系统

应用光电探测技术,设计了门、窗入侵监测系统.其发射源采用调制的连续激光束,接收部分设计了窄带滤波放大,微弱信号探测电路,并采用同步检测方法,减小噪声,提高系统抗干扰能力.电路利用FPGA在时序上的时序控制优势进行设计,系统具有体积小,隐蔽性好等特点.     

时序InSAR技术与GIS结合监测地下水开采区地表沉降

介绍了时序InSAR分析技术的优点与可行性。针对地下水过量开采导致的地表沉陷问题进行研究,利用17景时间跨度为2007—2010年的ENVISAT ASAR数据,采用IPTA时序处理与GIS空间分析相结合的手段对沧州地区的地表沉降进行直观而全面的分析,得到了该地区的累计沉降过程与平均沉降速率,同时对京杭运河段进行提取分析。结果表明:以城区为中心,与附近县形成一个较为明显的沉降漏斗的地势,城区表现相对稳定,沉降速率保持在4 mm/a以下,部分区域抬升,抬升速率不大。沧州市运河段贯穿沉降漏斗区域,中部地区较为稳定,北部与南部地区下沉且沉降速率在20 mm/a左右。     

基于Bi-LSTM的非等时距路基工后沉降滚动预测

为了实现路基工后沉降的早期、精准预测,提出基于双向长短期记忆网络（Bi-LSTM）的路基沉降预测技术. 采用Akima法将观测数据内插为适应时序分析法的等时距序列,提取“填土高度-时间-地基沉降”曲线中的6个影响因素作为变量训练Bi-LSTM模型,结合滚动迭代方法实现沉降预测的后延更新. 研究表明,利用深度学习技术可以有效地利用路基施工期信息,增加训练样本量,提升沉降早期预测的可靠性. Bi-LSTM模型对观测信息进行双向特征提取,同等样本量下的预测效果更精确. 依托6个中等压缩性土地基和1个复合地基监测断面信息,仅利用路堤填筑期及工后3个月数据,沉降预测的均方根误差 (RMSE) 和平均绝对百分误差 (MAPE) 平均值可以控制为1.19 mm、1.04%.     

基于InSAR的济宁矿区沉降精细化监测与分析

针对矿区沉降监测的需求,分析了雷达干涉测量(InSAR)技术在济宁矿区沉降精细化监测中的应用.分析了InSAR技术在矿区沉降监测中存在的技术难点,建立了适合于矿区沉降监测的InSAR实用化数据处理流程及方法,提出了由粗到精的精细化监测策略.以济宁矿区为实验区,采用L波段的PALSAR(phased array type L-band synthetic aperture radar)雷达数据和双轨法差分干涉测量方法,构建了6个干涉对,获取了矿区的InSAR形变图,得到了多个由于地下采煤造成的沉降漏斗;对其中的葛亭煤矿进行了精细化分析与解译,生成了矿区沉降的等值线图及三维形变图;采用精密水准数据对InSAR测量结果进行了可靠性及精度的验证.结果表明:L波段雷达数据和双轨法差分干涉测量技术非常适合矿区大形变的沉降监测,其监测精度可以达到厘米级.     

SBAS-InSAR技术支持下的滇西北宾川断陷盆地沉降监测与预测

滇西北宾川断陷盆地一带新构造运动活跃,滑坡、地震现象时常发生.针对该区域内复杂的地质结构及缺乏大面积的有效监测等问题,采用SBAS-InSAR技术处理覆盖宾川县断陷盆地的58景2019年1月7日—2020年12月15日Sentinel-1A影像,首先获取研究区内的整体地表形变沉降速率场,然后分析了沉降区的时空分布特征及5个典型的沉降漏斗区,并对沉降区的成因进行探究;最后随机提取沉降最严重的A区中的639个沉降点,选取其中的609个点作为BP神经网络模型的学习样本,对剩余的30个沉降监测点进行预测,并将预测结果与SBAS-InSAR监测值进行对比.结果表明：(1)宾川县断陷盆地区最大沉降速率为-117.89 mm/a,位于州城镇第二中学片区;(2)研究区内的地表沉降主要与地质结构、地下水的抽取及人类活动等有关;(3)BP神经网络模型的预测结果与SBAS-InSAR监测值的最大误差为2.451 mm,均方误差为0.18 mm,表明BP神经网络模型能够很好地预测县级城市的地表沉降.     

简缩极化SAR模式下极化方向角的估计

利用简缩极化SAR模式下得到的散射向量对极化方向角的估计进行了推导。通过对圆极化形式的分析,将其用于简缩极化模式下的散射向量,利用简缩极化散射数据得到极化方向角的估计值。同时采用实测数据进行实验验证该方法,探讨了简缩极化模式下极化方向角估计的可行性和应用价值。     

基于Automation技术的苏州市地面沉降数据管理系统的研制

针对传统地面沉降数据管理分散、使用效率低的特点，研制了基于Automation技术的苏州地面沉降监测系统。该系统能对沉降数据进行高效管理、多种形式的可视化分析以及对各种分析结果的快速输出，使传统沉降数据的处理发生了质的飞跃。     

Quantifying relationships between subsidence and longwall face advance using DInSAR

Surface subsidence that results from longwall mining can be large magnitude and can affect significant areas. Conventional methods for subsidence monitoring include leveling, global positioning system(GPS), and photogrammetric surveys. Remote sensing techniques including, aerial LiDAR, terrestrial laser scanning, and satellite-based Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar(DInSAR), are also used to measure deformation associated with subsidence. DInSAR data are different than data from conventional subsidence surveys. Images capture data over large areas(hundreds of kilometers), and each pixel(data point) in an image quantifies the average displacement over an area of square meters.DInSAR data can have fairly high time resolution; imaging periods typically range from weeks to months.DInSAR data can be useful to monitor subsidence sequentially over short periods. Regularly monitoring subsidence may help define if caving is progressing normally and can establish relationships between surface deformation and longwall face advance, which has potential to help quantify possible risks to mine stability. In this study, subsidence at a longwall trona mine is monitored over short periods, typically 12 days, as the longwall face is advanced through a panel. C-band interferometric wide swath synthetic aperture radar(SAR) images from the sentinel satellites are used to quantify the subsidence. The onset of subsidence occurs close in time to the beginning of the longwall face advance, and overall,the development of subsidence closely follows the longwall face advance.     

Kriging点云滤波改进算法及监测试验研究

为进一步提高三维激光扫描技术的量测精度,从优化滤波算法的角度出发,基于Kriging改进算法,考虑描述对象的空间相关性质,针对点云数据的滤波处理问题,研究点云格网化滤波的优化方法。以实际工程为依托,通过现场监测比对试验,对三维激光点云数据进行格网化处理和分析,将试验得出的变形数据与传统方法的量测数据进行对比。结果表明：基于Kriging滤波的改进算法不仅能够高效识别和提取隧道轮廓断面可视化数据,而且可以高效、准确地获得隧道变形;试验的拱顶下沉数据与传统量测数据较接近,而周边收敛数据则有一定的差异。三维激光扫描技术下的隧道变形监测在一定的环境条件下能较好地反映隧道变形的真实情况,为隧道工程的施工提供有效的安全预警。     

高层建筑物沉降监测管理系统的研究

高层建筑物沉降监测管理系统是在沉降监测理论和方法的基础上，结合本所近年来工程实践，采用面向对象的编程技术研制出一套集沉降监测数据采集，管理，计算，变形分析及图形表现等功能为一体的管理系统，本文介绍了沉降监测管理系统的系统结构，功能及其有关数学模型，最后通过在工程实例中的应用，初步显示了该系统的实用价值。     

平均间隙法在地铁沉降监测平面基准网稳定分析中的应用

在地铁建设中,监控技术应贯穿于施工的全过程之中．以某地铁一号线一期工程施工监测为依据,通过理论分析和现场实测数据相结合的方法,对城市地铁监控中的主要沉降监测项目、内容、方法及数据处理分析进行了探讨．通过平均间隙法对沉降监测网稳定性进行分析、检验,确保控制网的可靠性,从而保证监测数据质量,以真实、可靠的监测数据来指导安全施工．     

Field Investigation and FEM Analysis of Ground Subsidence in a Chinese Underground Gold Mine

Ground subsidence in a Chinese underground gold mine is remarkable. To find out reasons and regularities of the subsidence, following research work was carried out: (1) systemetical investigations of engineering geological conditions, including in situ stress sta- te, locstion and size of old river beds, ponds and unfilled mined-out areas, (2) in situ monitoring of strata movement by multi-point ex tensometers in 3 vertical boreholes; (3) FEM (Finite Element Method) analysis to study the relationship between the ground subsidence and mining excavation, especially to inspect the influence of unfilled mined-out areas at shallow depth on the subsidence. Based on the research results, measures to control the ground subsidence and to prevent buildings from damage are provided.     

Comparison of L-band and X-band differential interferometric synthetic aperture radar for mine subsidence monitoring in central Utah

Differential interferometric synthetic aperture radar(DIn SAR), a satellite-based remote sensing technique, has potential application for measuring mine subsidence on a regional scale with high spatial and temporal resolutions. However, the characteristics of synthetic aperture radar(SAR) data and the effectiveness of DIn SAR for subsidence monitoring depend on the radar band(wavelength). This study evaluates the effectiveness of DIn SAR for monitoring subsidence due to longwall mining in central Utah using L-band(24 cm wavelength) SAR data from the advanced land observing satellite(ALOS)and X-band(3 cm wavelength) SAR data from the Terra SAR-X mission. In the Wasatch Plateau region of central Utah, which is characterized by steep terrain and variable ground cover conditions, areas affected by longwall mine subsidence are identifiable using both L-band and X-band DIn SAR.Generally, using L-band data, subsidence magnitudes are measurable. Compared to X-band, L-band data are less affected by signal saturation due to large deformation gradients and by temporal decorrelation due to changes in the surface conditions over time. The L-band data tend to be stable over relatively long periods(months). Short wavelength X-band data are strongly affected by signal saturation and temporal decorrelation, but regions of subsidence are typically identifiable over short periods(days). Additionally,though subsidence magnitudes are difficult to precisely measure in the central Utah region using X-band data, they can often be reasonably estimated.     

地铁隧道开挖引起地表沉降的数值模拟研究

大中型城市修建地铁是未来城市建设的一个重要方向,但是城市中环境复杂,地表沉降控制要求严格。因此,研究隧道开挖地表沉降变化规律,对沉降控制具有重要的实践意义。文章运用有限元数值模拟方法对青岛某标段地铁隧道工程进行分析,结合数值计算结果与现场实测数据,研究隧道在由断面开挖对地面沉降变化规律的影响,对比实际隧道开挖的监控数据,模拟结果表明,地表沉降仍在安全范围内,可以为类似工程沉降控制提供参考。     

地铁车站与下穿桥结构一体化施工数值分析

典型施工工艺条件下,地铁车站与下穿桥结构一体化施工的相关研究较少。本文采用有限元软件MIDAS/GTS对合肥地铁一号线某地铁站的深基坑工程的施工过程采用分段明挖顺作法进行数值模拟分析,并将地表沉降模拟结果与监测数据进行比较。研究表明:长条形地铁车站明挖+局部盖挖+分段分层对称的复合开挖方式对地表沉降的影响较小,且开挖面的转移会使地表沉降产生突变。该结论可为今后合肥类似的地铁车站建设提供参考。