地面干涉雷达在建筑变形监测中的应用

地面干涉雷达是一种基于微波干涉技术的新型雷达,具有高精度、高分辨率的特点。介绍一种地面干涉雷达系统——微变形监测系统(IBIS),该系统采用步进频率-连续波、合成孔径雷达和干涉测量技术,能对地面目标作动态或静态监测。高层建筑的变形监测试验表明,IBIS的精度高,能监测到建筑的微小变形,可真实地反映高层建筑的变形规律。     

基于GB-SAR的建筑物微变形测量研究

介绍了基于地基合成孔径雷达干涉测量技术的微变形监测系统(IBIS-L)的工作原理和关键技术,通过对建筑物的监测数据的分析和处理,得到了在雷达视线方向优于毫米级精度的形变结果,实验表明,IBIS系统可以实现高分辨率、高精度、实时的建筑物变形监测。     

地铁隧道结构稳定性自动化监测系统的研究与应用

随着城市轨道交通的快速发展,目前我国的地铁营运线路长度已近300 km,如何实时监测地铁结构的稳定性,保障地铁营运安全,受到各地政府的高度重视。本文基于高精度全站仪构建开发了地铁隧道结构安全自动化监测系统,利用VT检验法对基准点进行了稳定性判定,实现了远程无线控制全站仪对地铁结构进行自动化监测,通过三维一体化、高精度系统快速对地铁隧道进行了水平位移、垂直位移、隧道直径收敛等诸多变形量的监测,并通过试验对该系统的稳定性和监测成果精度进行了统计分析。结果表明,该系统能够满足地铁结构监测毫米级的精度要求,并具有较好的稳定性。     

郑汴新区地质灾害变形监测系统方案改进探讨

针对以往郑汴新区地质灾害变形监测项目依赖单一的GPS地面位移监测方式的问题,提出了基于现代先进技术的连续、自动化、多方式的地质灾害变形监测系统改进方案.考虑到监测区的特征,在前端采集设备上增加了深部位移监测设备和地下水监测设备,并对整体监测系统的运行方案进行了深入浅出的探讨.基于此,利用多源数据的实时传输、实时处理分析、实时阈值判断预警等技术,设计了一种能实时传输各种数据和报警信息的地质灾害变形监测系统.     

IBIS-S系统检测方法研究

介绍了利用地基干涉测量技术的建筑物微变形监测IBIS-S系统的工作原理及关键技术,根据生产商给定的系统精度标称参数,设计了相应的精度检测方案,通过实验验证了IBIS-S系统对目标物变形量监测所能达到的精度及分辨率.实验表明,IBIS-S系统可以实现高精度的建筑物、桥梁等目标物的微变形监测.     

微波干涉测量技术及其在桥梁变形观测中的应用

将步进频率连续波技术和干涉测量技术相结合而构成的地面微波干涉雷达系统GB-radar,可用于获取高精度、高分辨率的变形信息,以实现对地面目标的静动态高精度监测.本文介绍了基于该技术的IBIS-S系统在桥梁变形观测中的应用,分析了测量误差,通过实例验证了地面微波干涉雷达技术可以精细地测量桥梁挠度的动态变化,精度高,可以真实地反映结构物的动力特性.     

深基坑水平位移监测方法与精度浅析

在深基坑变形监测中,水平位移是反映基坑变形最直接的物理量,如何及时有效地获得准确反映基坑变形的位移数据尤为重要.监测研究以安徽省节水技术推广研究中心大楼基坑变形监测为例,使用高精度徕卡0.5″全站仪,采用棱镜强制对中的方法,对该深基坑的支护顶或坡体的特定方向进行水平位移监测.同时,对监测中工作基点和监测点布置方法、监测流程以及精度优化等进行了探讨,为后期相关工程的研究和实施提供参考.     

IBIS-S测量系统形变探测精度分析

地基雷达IBIS-S系统在微变形监测领域展现出了巨大优势。本文介绍了IBIS-S系统的工作原理,同时利用模拟变形实验验证了该系统的测量精度。数据处理过程中分别考虑了静杂波相位分量和环境扰动对变形信号的影响,并进行了去除处理。实验结果表明,变形数据经过处理后的精度可以达到亚毫米级,能满足高精度的微变形监测任务需求。     

高精度BDS+GPS变形监测技术在特高压线路地质灾害监测中的应用

BDS+GPS变形监测技术对特高压线输电杆塔的高精度监测具有重要意义。本文在构建BDS+GPS高精度定位数学模型的基础上,依据前后历元的一致性,给出稳健的GNSS观测数据预处理策略;兼顾监测算法的高精度及快速响应,利用实时滑动窗口时段解的解算策略对高压线输电杆塔的位移变化进行实时监测;采用B/C架构研发BDS+GPS变形监测软件,具有数据采集、数据解析、数据解算和前端展示功能。精密导轨试验结果表明,该算法的水平RMS小于3 mm,高程RMS小于5 mm,满足厘米级、毫米级变形监测需求。     

利用阵列式位移传感系统进行地质灾害深部位移动态监测与分析

为了掌握地质灾害深部位移的变形规律,使用阵列式位移传感系统（SAA）对地质灾害不稳定体进行深部位移动态监测,并同时安装了测斜仪以进行比较分析。通过建立地质本构模型和进行"降雨-变形"模型分析,优化设计了监测线和监测点位。试验结果表明：在地质灾害监测中,使用阵列式位移传感系统进行滑坡体深部位移的监测,不仅能够实时监测到滑坡体深部位移的变形情况,还能判断出滑移面具体位置。相比于测斜仪监测,阵列式位移传感系统测量准确度更高,在滑坡地质灾害监测中有更好的应用范围和前景。     

基于临时相干目标监测非城区地表形变

永久散射体干涉测量技术(PSInSAR)地表形变监测能力受限于稳定散射体的空间分布密度,在PS点稀疏的非城区不再有效。本文基于临时相干目标(temporarily coherent targets,TCT)局部时序高相干性和在非城区广泛分布的特点,提出改进算法以解决该难题。该算法通过顾及季节性周期变化筛选干涉对以保留TCT信息,并利用双阈值联合筛选法提取TCT,采用多次差分挖掘、分离TCT相位,最后反演得到TCT形变速率和高程修正量。利用TCT算法,采用24景Sentinel-1A卫星影像提取了靖边县2014-10-23—2016-05-09期间地表形变信息。通过PSInSAR的对比验证,表明临时相干目标时序分析方法能显著提高非城区监测目标空间分布密度并能有效地监测非城区地表形变。     

Modeling minimum and maximum detectable deformation gradients of interferometric SAR measurements

A new functional model for determining the minimum and maximum detectable deformation gradients of interferometric synthetic aperture radar (InSAR) is developed. The model incorporates both the interferometric coherence and the look number, representing an extension to the existing models that consider only the interferometric coherence. Experimental results with Envisat ASAR data show that the new model performs well for interferograms with different look numbers and interferometric coherences. The model can serve as an important tool in determining whether InSAR technology can be used effectively to monitor a particular ground deformation. In addition, the model can also be used to determine the optimum look number for multi-looking operations to result in the best deformation monitoring results.     

时序InSAR在城市地铁工程区形变监测中的应用

地铁建设会引发城市地表形变灾害,而传统的合成孔径雷达差分干涉测量（D-InSAR）难以实现城市地铁工程区域的精细测量。本文利用TerraSAR-X高分辨率数据,采用PS-InSAR和SBAS-InSAR方法对徐州地铁1号线东部工程场地进行了形变监测,获取了该区域2016年6月15日-2016年9月11日期间的形变时序图。通过与人工角反射器布设点的水准测量数据对比分析,发现利用两种时序InSAR测量方法得到的地表形变结果与水准测量结果非常一致,形变误差均在1 mm以内;而SBAS-InSAR探测地表形变的敏感性低于PS-InSAR。结果表明,利用高分辨率SAR影像监测城市地铁形变具有亚毫米级的测量精度和米级的定位能力,同时证明了时序InSAR分析技术在城市地铁工程形变监测应用中的广阔前景。     

利用车载双天线InSAR系统监测公路边坡形变

星载差分合成孔径雷达干涉测量(differential interferometric synthetic aperture radar,DInSAR)技术已经广泛应用于大范围的地表形变监测,但星载合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）数据获取的地表形变易受大气噪声的影响,且长时间的重访周期会导致像对之间的失相干。为了有效减弱这些影响,提出了利用零空间基线的车载合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)系统监测公路边坡形变的方法。在车载双天线系统采集不同时相的公路边坡SAR数据时,通过轨道控制使得异时相干涉对的空间基线接近零,从而使得利用DInSAR数据进行形变信息提取时可以减少去平地相位的过程,极大地简化了差分干涉处理的流程。以中国湖北省武汉市某区域获取的车载双天线InSAR数据为例,使用所提出的方法对7个布设的角反射器点进行形变精度分析,得到形变值均方根误差为2.206 mm。     

IPTA监测圣佩德罗湾港口地表时序沉降

常规D-InSAR技术已成功应用于由于火山、地震等引起的地表形变监测,然而受时间失相干和大气延迟等影响,该技术监测地表沉降形变的精度只能达厘米级。本文以美国圣佩德罗湾港口为研究对象,采用干涉点目标分析(IPTA)技术,选用二维线性相位模型对时序差分干涉相位图迭代回归分析,逐次去除大气延迟、DEM误差以及噪声等的影响,最终提取出准确可靠的形变序列相位信息。结果证明IPTA技术对长期微小的地壳累积形变探测具有广阔的应用前景,而且IPTA技术在实现效率和数据存储方面都优于常规的PS-InSAR。     

地基合成孔径雷达对目标三维形变的监测

形变监测是在各类大型建筑物倒塌、桥梁垮塌、滑坡等灾害事故发生前进行预警的重要手段。地基合成孔径雷达干涉测量技术在形变监测的各类方法中，优势明显并已经得到广泛应用。针对现在GB-SAR只能测量目标一维形变的问题，本文提出了一种平行合成孔径雷达的概念，通过在多孔径干涉技术得到的二维位移基础上，融合平行雷达监测的目标位移数据，准确演算得到目标的三维位移信息，从而反映出目标的真实位移，对于建筑物结构性能的监测和诊断具有重要意义。     

基于二维形变场的地基SAR精度验证与分析

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。     

地基干涉雷达地面灾害监测数据可视化方法

针对目前对地基干涉雷达监测数据的可视化程度偏低,可视化效果涵盖信息不够丰富的现状,该文以地基干涉雷达系统的露天矿区边坡地面灾害监测为例,实现了多样化的可视化效果。该方法利用遥感影像和人工测量高程数据,丰富了可视化中的地表覆盖信息和地形起伏情况等重要信息,具有结果数据和过程数据的多样化、可视化方式。结果表明,该方法改善了单一的地基干涉雷达系统监测数据的可视化效果,充分发挥了其形变预警分析功能。     

IBIS-L系统及其在大坝变形监测中的应用

主要介绍了地基合成孔径雷达,阐述了干涉测量成像系统IBIS-L的结构和基本原理,将IBIS-L系统应用于国内外几个大坝的变形计算与分析,获得了较为准确的大坝位移量,认为IBIS-L系统可以应用于大坝的变形监测,同时认为大坝变形监测时受大气的影响较大,如何有效地进行大气影响改正和提高IBIS-L技术的变形监测精度是值得深入研究的课题。