融合多种差分干涉测量的矿区地表形变监测

为解决时序短基线集差分干涉测量技术(SmallBaseline Subset-InSAR,SBAS-InSAR)无法准确估计煤矿沉降中心形变值的问题,通过融合合成孔径雷达差分干涉测量(Differential InSAR,D-InSAR)和SBAS-InSAR技术研究了测量矿区地表形变的监测方法。利用25景Sentinel-1数据,根据基于相干性系数的D-InSAR方法和结合永久散射体合成孔径雷达干涉测量(Persistent Scatterer Interferometric Synthetic Aperture Radar,PS-InSAR)的SBAS-InSAR方法分别生成研究区域的形变图,并借助Kriging插值法,将前者方法所得结果填补于后者方法所获形变结果,完善矿区形变中出现的空缺值,从而更为准确地估算矿区地表形变结果。此外,沿着开采面的横纵剖面详细分析典型矿区的形变结果,并绘制地表形变剖面曲线,以此剖析矿区沉降漏斗的演化过程。最后,为了定量说明该方法的可靠性,将矿区形变结果和水准测量数据进行误差对比,并将标准差和均方根差作为矿区形变结果精度的评定指标。结果表明：相干性系数图整体质量较优,研究区域中最大累积沉降量可达176.39mm,年均沉降速率最大可达-103.82 mm/y。通过本文方法得到的形变结果和水准处理数据基本一致,且误差均小于13 cm,监测精度满足煤矿开采相关测量技术要求。     

基于升降轨InSAR矿区地表二维形变的获取

结合矿区地形实际,在构建地表坡面空间坐标系的基础上,研究了雷达视线方向(LOS)形变与垂直方向形变及沿坡向形变的关系,利用升、降轨道合成孔径雷达干涉测量技术,获取了地表在坡面空间坐标下垂向与坡向的二维形变结果 .以窑街矿区为例,采用Sentinel-1A升、降轨数据基于小基线集方法分别提取升、降轨道LOS方向形变的结果并进行了复合计算,获得垂直方向和坡向方向形变.通过与概率分析法预测的塌陷数据进行比对,结果表明,利用两轨道复合的垂向形变结果能更准确地反映研究区开采沉陷的位置和边界范围;利用两轨道复合的坡向形变结果能够反映地表的水平形变特征,可用于识别不稳定坡体.     

利用结合土地覆盖类型的自适应DS-InSAR方法监测矿区地表形变

针对传统时序InSAR技术在测量点选取过程中多采用全局单一阈值,在受时空失相干影响严重和短时间内形变梯度较大的矿区容易出现测量点稀疏且空间采样不足,因而无法获取矿区地面沉降完整信息的问题,以覆盖大同矿区的22景ALOS-1数据为例,利用结合土地覆盖类型的自适应DS-InSAR方法(ADSI-CLC)获取该区域长时间序列地表形变信息。ADSI-CLC方法形变测量结果的时空分布模式与StaMPS-SBAS方法具有相似性,且与高分辨率光学遥感影像上的采矿设施保持良好的空间相关性。ADSI-CLC方法可以显著地提高测量点的数量和空间分布密度,在研究区识别出的DS点数量约是StaMPS-SBAS方法的4倍。两种方法的测量结果在无形变和小形变区域吻合程度较高;在大形变区域,StaMPS-SBAS方法无法有效地获取形变结果,而ADSI-CLC方法由于测量点数量的增加,反演得到的形变测量结果基本上符合由采矿活动造成的漏斗状的空间分布特征,间接地验证了该方法在矿区地表形变监测中的可靠性和有效性,证明ADSI-CLC方法能够提供更详细的时空形变细节信息,更好地服务于矿区地表稳定性的监测和预警。     

OpenCV在生物力学微形变控制及测试系统中的应用

为测量生物力学实验中的微形变,组建了微形变控制装置,结合OpenCV的视频采集与图像处理功能,搭建了生物力学微形变控制与非接触性测量系统。该系统在跟踪并测量特征点信息的同时,可获得其周围组织的运动情况以供后期处理。使用该系统测量足部标本随受力改变而发生的跖骨间距变化,获得了跖骨微运动相关参数。     

利用实时散斑照相测定弯曲仪杨氏弹性模量

本文介绍了利用激光实时散斑照相技术测量弯曲仪横梁杨氏弹性模量的实验原理、装置和操作方法,该法还适用于物体微小位移和形变的研究.     

数字图像相关的多尺度图像子区匹配算法

数字图像相关(DIC)是一种测量固体表面位移和应变的非接触式光学实验方法,其关键步骤是基于图像子区的图像匹配算法,但是图像子区的选择仍然是一个难题,过大或过小的图像子区都会对测量精度不利,为此,本文提出一种基于多尺度图像子区匹配的算法,利用权重函数族调整图像子区内各个像素点对图像子区相关性的贡献,使图像子区的边界完全变得模糊,实现动态调整图像子区大小,更加合适大形变或不连续形变的表面.实验结果表明,本文方法能够得到令人满意的测量效果,模拟实验中测量位移的相对误差仅为1.6%和2.8%;真实实验进一步验证了本文方法在材料表面发生不连续形变时能够有效监测到位移和应变的变化.     

基于SBAS-InSAR的成都平原地面形变监测及影响因素分析

为研究成都平原区域地面形变现状并分析影响因素,利用差分干涉测量短基线集时序分析技术(SBAS-InSAR)监测成都平原地面形变情况,研究结果表明：成都平原区域地面形变量较小,多为点状形变,个别地区存在块状形变或线状分布;形变速率较快的地块多为建设工程扰动引起的,德阳市相对比成都市更易受到工程建设的影响;大部分人工建筑区域累计形变小于14 mm,地表形变速率大于10 mm/a图斑面积为115.83 km²,主要分布在成都市邛崃市、崇州市以及德阳市旌阳区、广汉市等地.从地下水开采和土地利用方面分析成都平原地面形变影响因素得出成都平原地下水开采与地面形变现状存在一定关系,不同土地利用类型中耕地与地表形变的契合度最高,而形变面积较大的地块主要位于建筑区域.根据现场核查,SBAS-InSAR结果与现场情况较为一致,证明了SBAS-InSAR技术在地面形变监测中具有较好适用性.本研究成果可为成都平原城市建设以及国土空间规划提供依据.     

基于双波束的天马望远镜主反射面面形快速测量

天马望远镜的主反射面受重力、热等因素的影响会发生大尺度形变.主动反射面是补偿大尺度形变,保证望远镜电性能最有效的手段.对主反射面形变的快速测量是主动反射面高效率工作的核心问题.目前的测量耗时约为20 min,耗时较多.本文提出了一种基于双波束的相位恢复法,此方法基于双波束的天线方向图具有相似性和重叠性的特点,在保证测量信噪比的同时,通过减少扫描区域来缩短测量时间.与单波束测量相比,可将测量时间缩短1/2以上,提高了观测时间利用率.通过测量两个波束的一组部分聚焦和两组部分离焦天线方向图,再经过最小二乘数据处理得到大尺度形变.在天马望远镜对重力和热形变的实测表明,本方法可在8 min内测量得到不同情况下的主反射面面形,测量精度可达55μm.此方法有效地改善了望远镜波束,提高了望远镜效率,可应用于其他具有多波束接收系统的大型射电望远镜.     

电阻应变式传感器灵敏度特性分析

基于电阻应变式传感器工作原理,采用金属箔制成电阻应变片,利用应变效应测量微小形变,在一定范围内分别对单臂、半桥、全桥直流测量电路进行性能测试;分析对比了3种不同接桥方式的电压灵敏度特性,其实验结果和理论结论基本相一致。     

基于视觉的金属壳体形变测量系统研究

金属壳体制品在化学材料和食品贮藏领域中起着重要的作用,不同材质和厚度的金属壳在抽真空后将会导致外壁产生不同程度的形变.为了实现无人状态下金属壳体形变的精确测量,提出一种基于视觉的实时形变测量方法,其不但能更精确地测量金属外壳的形变数据,而且能实现全程无人参与的数据分析功能.实验仿真数据表明,该方法的测量精度高于人工测量.