基于SBAS-InSAR的延安新区地表沉降监测与分析

以延安新区为研究区,采用SBAS-InSAR方法对2015年建成之后的地面沉降进行监测分析,结果表明,2015-2019年延安新区雷达视线方向形变速率为-52～13 mm/a,垂直向形变速率为-74～18 mm/a.通过克里金插值发现延安新区有2个明显的西北-东南向的带状沉降区域,最大的沉降区域从南至北贯穿新区;新区东...     

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-1 A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...     

基于改进的BP神经网络的钢桁梁桥损伤识别

文章对某钢桁梁黄河大桥进行了损伤数值模拟,提取其固有频率作为BP神经网络的输入参数来训练网络,对桥梁整体的损伤进行诊断,并根据实桥损伤诊断的结果提出了一种改进的BP神经网络方法,它能够解决传统BP算法的梯度下降速度,从而提高运算速度,通过自调节保证学习过程中每一时刻具有较大的Sigmoid函数值,避免了局部极小。     

基于多时相InSAR技术的大渡河瀑布沟水电站形变监测与预测

形变监测与预测是对水电站异常情况进行预警和及时采取补救措施的关键。提出了一种长短期记忆(LSTM, long short-term memory)神经网络方法来预测大渡河流域瀑布沟水电站干涉合成孔径雷达(InSAR, interferometric synthetic aperture radar)的时间序列形变。该方法首先利用多时相干涉合成孔径雷达(MT-InSAR, multi-temporal interferometric synthetic aperture radar)技术对2018—2020年瀑布沟水电站的哨兵一号(Sentinel-1)图像进行时间序列形变监测,然后基于时间序列InSAR形变数据采用LSTM神经网络建立了形变预测模型,最终获取瀑布沟水电站的形变速率结果和时序形变的预测结果。结果表明,瀑布沟水电站最大沉降速率达到-34 mm/a, LSTM预测模型训练和测试过程中点尺度的均方根误差(root mean squared error, RMSE)和绝对误差平均值(mean absolute error, MAE)最小值分别为2.343 mm和2.010 mm,...     

基于SBAS-InSAR技术的丹江口坝区地表形变监测与分析

丹江口水库是南水北调中线工程的水源地,地理位置极其重要.丹江口坝区是丹江口水库的核心区域,在长期使用过程中不可避免会发生形变,形变监测十分必要.然而传统的监测手段有很多限制,本文采用短基线集干涉测量(SBAS-InSAR)技术,将2017年3月12日至2018年3月19日的25景Sentinel-1A卫星SAR图像作为研究数据,开展以丹江口坝区为中心的大范围的地表形变监测研究.以研究区地表的形变量及形变趋势结果为依据,结合当地地形地貌及站点实测水文资料,综合分析该区域地表形变情况,并对丹江口大坝及坝区的安全性进行评估.研究发现:丹江口大坝周边150 km~2范围内的形变小于10 mm/a,在时间序列上呈现较为稳定的状态.     

西藏色拉滑坡时序InSAR二维形变反演与预测

针对西藏贡觉县色拉滑坡,采用小基线集技术获取滑坡一维视线向形变结果,通过多维小基线集技术计算滑坡二维东西向与垂直向形变速率与时间序列形变,结果表明色拉滑坡以东西向形变为主且滑坡前缘特征点累积位移超过100 mm;并将特征点累积形变与地区降雨量进行对比分析,发现每年6月-9月期间滑坡前缘受强降雨影响形变速率加快从而牵引滑坡中后部分加速形变.采用长短期记忆网络模型对滑坡特征点时间序列进行预测分析,预测结果显示周期性和缓慢形变可获得恰当的预测结果,对于剧烈形变的特征点符合其运动趋势.所得结果可为金沙江流域类似滑坡灾害预警提供参考.     

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。     

基于神经网络和遗传算法的桥梁参数优化方法与分析

在桥梁施工监控中,实测标高与理论预测标高存在差异的主要原因之一是理论计算参数存在偏差,因此对计算参数进行有效修正成为现代施工控制的一个关键问题。分析和确定了影响标高预测误差的主要参数,利用有限元分析建立了主要参数和标高之间的BP网络模型,该模型在一定参数取值范围内可以取代有限元模型预测标高,从而大大减少计算量。在建立的BP模型基础上,通过浮点编码的遗传算法对目标函数进行优化得到一组最优计算参数。对实际桥梁的计算分析表明,本文确定的分析参数物理意义明确,基于本文方法的修正能有效地提高标高预测精度,对类似桥梁的计算分析具有指导意义。     

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BP神经网络诊断桥梁结构故障

改进BP算法加快其收敛速度,将其应用于诊断悬梁板的故障.通过仿真实验验证该算法可行有效,可实现故障裂纹位置的预测,提高故障识别率28.01%.     

CCD与计算机技术在结构形变测量中的应用

介绍了利用时间基线视差法处理钢结构变形测量数据的解算方法,并给出了实验结果。该方法考虑了分辨率、焦距以及外界环境条件的影响,采用有效的“直线内插法”进行消除,取得了观测误差小于2‰的结果。     

基于SBAS-InSAR技术的大型滑坡时序微小形变分析及其灾变时间预报

发育于高山峡谷区的大型滑坡往往具有隐蔽性强、突发性高和危害性大的特点,基于传统监测方法的时序形变数据通常非常匮乏,从而给此类滑坡的早期识别和灾变时间预报带来了极大困难。鉴于此,以西藏自治区江达县波罗乡白格滑坡为例,基于23幅C波段Sentinel-1A升轨雷达影像,利用短基线雷达干涉测量技术(SBAS-InSAR)获取了2017年3月18日至2018年10月3日的垂直方向地表时序形变数据,分析了该滑坡的年平均形变速率、累积形变演化以及典型观测点的累积位移变化,然后利用速度倒数模型对其灾变时间进行了预报。结果表明：白格滑坡灾变前具有明显的形变分区,即强烈变形区、次强烈形变区、一般形变区和基本稳定区,其中强烈形变区的垂直方向年平均形变速率为-39～-67 mm/a;白格滑坡的形变模式概括为后缘滑移牵引—前缘阻滑段渐进滑移—中后部整体变形,与此对应形成了牵引区、阻滑区和主滑区,且阻滑区的形变对降雨较敏感;速度倒数模型预报白格滑坡灾变时间滞后于实际灾变时间8 d,预报效果良好。研究结果表明SBAS-InSAR技术在类似大型滑坡灾变前的形变演化特征分析及灾变时间预报中具有广阔的应用前景。     

联合时序SBAS-InSAR与GACOS的青岛胶州湾大桥形变监测与分析

为解决SBAS-InSAR技术在获取水汽饱和度较高的海滨城市地表形变信息受大气影响严重的问题,选用23景Sentinel-1A SAR影像数据,联合时序SBAS-InSAR技术与GACOS大气校正模型,监测得到2021年1月—2022年6月青岛胶州湾大桥的地表形变信息;利用线性模型和线性-温度模型分析了其形变特征及其温度影响。结果表明,桥梁整体的形变速率在可控范围之内,其地表形变过程是非线性的,与平均温度变化有较高的相关关系,线性-温度模型拟合的地表形变过程与联合时序SBAS-InSAR技术与GACOS大气校正模型监测的地表形变过程具有较高一致性,表现出了季节性变化规律。     

呼图壁地下储气库地表形变模式与机理研究

为探究地下储气库区域地表形变时空分布特征及影响因素,利用Sentinel-1A升轨合成孔径雷达影像,基于小基线集雷达干涉测量(SBAS-InSAR)技术提取了2017年3月-2019年5月呼图壁地下储气库的时序地表形变信息.结果 表明,在时间上,每年4月至10月注气阶段储气库地表靠近卫星约10～30 mm;同时,在夏季...     

基于小基线集干涉测量的天津地区地表沉降时空分析

基于覆盖天津地区2017—2019年的30景Sentinel-1A影像数据,采用小基线集合成孔径雷达干涉测量(small baseline subset interferometric synthetic aperture radar,SBAS-InSAR)方法对研究区域进行地表沉降监测,获取了天津地区的年平均沉降速率和累积沉降,并与水准数据进行比对,最后分析了该地区的沉降时空特征。结果表明:2017—2019年大部分区域地表形变速率为-15.8～4.1 mm/a,最大沉降速率超过-130 mm/a,最大沉降中心位于天津市西青区王庆坨镇;基于SBAS-InSAR获取的沉降结果与水准测量结果比对,其精度达到2.96 mm;地表沉降受地下水开采、城市基础建设的发展以及工业用地量、人为活动等方面因素影响明显。     

采用时序InSAR技术的广汉市地面沉降监测及影响因素分析

随着城市化进程的不断推进,建设施工活动和地下水开采等频繁人类活动对城市地表稳定性的影响程度逐步加深。基于2018年3月~2021年12月的Sentinel-1A数据,结合永久散射体干涉技术中利用振幅离差指数提取高相干点的方法,采用小基线集干涉技术,获得了广汉市的地面沉降速率和沉降时序,据此分析了广汉市沉降的特征及原因。结果表明,在研究时段内,广汉市接近90%的地区未出现严重沉降现象,小汉镇、金雁街道、三星堆镇和向阳镇出现小规模沉降,施工区及其周边沉降相对严重,最大沉降速率为-31 mm·年-1。此外,沉降主要出现在2018~2020年,建筑施工活动和降水是引起地面沉降的主要因素。     

基于桥梁健康监测挠度数据的车辆荷载位置预测

为了保证桥梁在使用过程中一直保持健康状态并及时监测出桥梁出现的不良状态反应,建立了一种基于挠度数据的车辆荷载位置预测模型,通过将预测荷载位置坐标与有限元计算设定位置对比来反应预测模型的有效性.使用大型有限元软件ABAQUS建立了某三跨连续梁桥的三维有限元模型,并通过编程软件MATLAB建立BP神经网络且将收集的数据用以训练及验证,经最大-最小归一化处理后对比了未加噪和加噪情况下的预测值与真实值,得出了以下结论:首先在未加入噪声的情况下,车辆荷载位置预测精度非常高;其次,在引入噪声之后,预测的精度下降,相对误差增大;最后采用了均值滤波的方法降噪之后,发现相对误差降低率分别达20.12％和72.4％,预测精度提高表现出较好的预测效果.     

基于“天-空-地”一体化的东川区沙坝村滑坡体时序监测与分析

小江断裂带地质灾害频发,且大多处于山体高位并有植被覆盖,传统人工调查方法难以进行有效的排查与分析评估,区域内人民生命财产安全存在巨大安全隐患.选取东川区沙坝村作为研究区域,利用SBASInSAR方法对历史影像进行处理得到区域时序性形变信息,采用无人机航空摄影测量方法获取滑坡体实景三维模型,人工进行实地地质灾害详查,通过“天-空-地”一体化的方法对沙坝村滑坡体进行多尺度、长时间序列地表形变监测与变化特征分析.结果表明：(1)沙坝村滑坡体沿雷达视线方向(Line of Sight,LOS)年平均形变速率在-4～26 mm/a之间,山体地形陡峭,有多处地区为已发崩塌点或存在潜在崩塌滑坡风险;(2)山坡中部的古崩塌体(体积约12 100 m~3)及其周边均处于抬升状态,但上部抬升速率(11.98 mm/a)大于下部抬升速率速率(9.89 mm/a),年平均形变速率不一致,存在下滑风险;(3)利用SBAS-InSAR方法能够获取到山区地表宏观时序形变信息,对地质灾害进行早期识别,辅以无人机航空摄影测量构建区域实景三维,可提高传统地质灾害调查效率,同时可以追溯变形区域历史活动规律,为灾害评估提供重...     

基于极限状态法的钢桁梁公铁斜拉桥结构分析

 以某钢桁梁公铁斜拉桥为研究对象,采用空间有限元方法,计入几何非线性影响,进行基于极限状态法的斜拉索初应力计算及桥梁 结构特性的数值分析。提出基于极限状态法的计入主梁恒载增大系数的斜拉索初应力计算方法,计算了两组斜拉索初应力：不考虑 恒载增大系数和考虑恒载增大系数。进行该斜拉桥自振特性分析,以及两种极限状态下的静力特性分析：承载能力极限状态和正常 使用极限状态。讨论以极限状态法为基础的分析方法的有效性。研究结果表明：斜拉索初应力大小对钢桁梁斜拉桥主塔和主梁构件 静力响应的影响显著;以极限状态法为基础的考虑提高系数计算出的斜拉索初应力能使斜拉桥在外荷载作用下具有更加良好的结构 性能;按照承载能力极限状态法来进行大跨度钢桁梁公铁斜拉桥的设计和分析更经济合理。