InSAR三维同震地表形变监测——窗口优化的SM-VCE算法

三维同震地表形变场对于地震形变特征解译和断层滑动分布反演具有重要意义.本文基于地表应力应变模型(SM)和方差分量估计(VCE)的InSAR三维地表形变监测方法(SM-VCE),通过顾及一定窗口范围内不同像素点三维形变之间的力学关系(SM)建立函数模型,显著增加了多余观测个数,进而可利用VCE实现不同类InSAR观测值之间的精确定权.相比于传统的单点解算方法,基于窗口的SM-V CE方法可显著提高三维地表形变的估计精度.在原始SM-V CE方法中,求解不同目标点的三维形变时,窗口大小是固定不变的,并且窗口内的I nSAR观测值被认为是等精度的.对于同震形变场而言,I nSAR技术在地震破裂带附近往往难以获得有效的形变监测结果,使得固定窗口大小的SM-V CE方法无法获取完整的三维同震地表形变.即使在断层附近有I nSAR观测值的情况下,窗口内往往会包含断层两侧的异质InSAR观测值,使得原始SM-VCE方法难以得到可靠的近场三维形变.同时,InSAR观测值极易受到失相干等噪声影响,窗口内不同像素点的形变测量值精度往往各不相同,因此,忽略窗口内I nSAR观测值精度差异的做法将会降低三维地表形变精度.鉴于此,本文在SM-V CE方法的框架下,提出一种顾及断裂线及自适应变化搜索窗口的观测值选取策略,进而基于邻近的I nSAR有效观测值重建地震破裂带附近的三维地表形变场;引入迭代加权最小二乘方法实现窗口内同一类I nSAR观测值内部的自适应定权,有效降低了误差较大的观测值对三维地表形变精度的影响.模拟试验和基于升降轨哨兵数据的2019年Ri dgecrest地震研究表明,相对于原始SM-VCE方法,本文提出的窗口优化SM-V CE方法获取的三维同震地表形变场更加精确、完整.     

基于CRInSAR和kalman滤波的监测地表三维形变的研究

CRInSAR技术克服了传统DInSAR的一些不足,成为近年来的研究热点,但单一的CRInSAR技术只能监测LOS的一维形变。而kalman滤波采用状态空间的概念,可以用来估计平稳或非平稳的多维信号随机过程,已经被广泛地应用于动态数据处理之中。因此本文以CRInSAR模型为基础,将不同时间跨度的干涉数据作为动态数据,构建相应的观测方程和状态方程,并以经典的kalman滤波估计角反射器的三维形变量和三维形变速度。实践证明,该方法是合理可行的。     

基于SRTM数据的二轨D-InSAR监测城市地表沉降研究

合成孔径雷达差分干涉测量技术是新近发展起来的用于监测大范围地表形变的新技术,具有精度高、监测范围广等特点。本文首先深入分析了D-InSAR技术的基本原理,然后通过实验成功获取了上海市中心城区相隔7个月的地面沉降结果,通过与常规方法获取的沉降图的对比,发现二者具有高度的一致性,从而证明了利用D-InSAR技术监测城市地面沉降具有良好的应用前景。     

水下清淤人工冻结板温度场数值分析

为研究水下清淤人工冻结板温度场的发展规律以及冻土帷幕形成的过程,通过有限元分析软件,采用单因素分析法进行数值分析,研究了水下人工冻结板在几何及物理环境变化条件下的冻结规律。结果表明:冻结板不同几何尺寸与清淤深度的相关性较弱,调整冻结板的几何尺寸仅能改变清淤面积;对清淤环境来说,土层的导热系数越大,比热容越小,原始地温越低,其降温速度越快,清淤越高效;砂土的冻结效果要明显优于黏土;相变潜热对土体降温的影响十分有限;盐水降温计划中最低温度对清淤深度有较大影响,在-50℃以前,冻土帷幕发展较快,每降低10℃冻土帷幕的发展厚度增加约0.4 m,而在-50℃以后冻土帷幕的发展较慢,每降低10℃冻土帷幕厚度的发展仅约为0.05 m。因此,在工程实际中,冻结初期通过调节盐水降温计划可以较好的实现冻结效果;建议盐水降温计划最低温度设置为-50℃,此时可以得到的有效清淤深度约1.5 m。研究结果可为今后的相关实际工程提供参考依据。      

库水位骤降后面板缺陷坝体渗漏量和坝坡稳定性分析

为研究库水位变动情况下面板不同缺陷的面板堆石坝渗透稳定特性,利用著名岩土分析软件Geo-studio的Seep/w与Slope/w模块,以浙江省临海市西部括苍镇境内某面板堆石坝为例,对不同土工膜缺陷及库水位变动工况的组合进行了渗流特性及稳定性的数值模拟分析,得到了浸润线,渗漏量及稳定性系数的变化曲线,计算结果表明:(1)面板一旦发生缺陷,静库水位下坝体的浸润线有一个明显的抬升,缺陷尺寸越大,浸润线高程越高,但是差异不大。库水位高程越高,静库水位下坝体内部的浸润线高程也就越高;(2)库水位水平越高,缺陷尺寸越大,坝体渗漏量也就越大;(3)库水位骤降下面板坝内部浸润线呈现先疏后密的规律,库水位下降速率越大,上游坝体浸润线疏的部分则越疏。在库水位骤降经过面板坝缺陷高程时,有一个浸润线突降的过程;(4)从整体上看,上游坝坡的稳定性系数要大于下游坝坡的稳定性系数;静库水位下,库水位水平越高,上游坝坡稳定性系数越大,而下游坝坡稳定性系数则越小,缺陷位置越高,稳定性系数越低;库水位骤降情况下上游坝坡稳定性系数随库水位下降呈现先下降后上升的趋势,下游坝坡则呈现一直上升的规律,一旦面板发生缺陷,稳定性系数较完整面板来说有一个较大幅度的下降,面板缺陷尺寸越大,稳定性系数整体上越小。     

水泥改良土杯型冻土壁融化温度场三维数值模拟

为掌握水泥改良土杯型冻土壁的解冻规律,以南京地铁10号线过江隧道盾构出洞水平冻结加固工程为例,对水泥改良土杯型冻土壁融化温度场进行了三维数值模拟,并研究了导热系数、比热容、相变潜热等因素变化对融化温度场的影响规律。结果表明:冻结水泥土解冻速度受初始温度影响较小,受冻土位置影响较大;解冻过程中,冻土壁外侧1 m处的非冻结土温度先降后升,冻土壁外侧3~7 m处土体温度始终呈下降趋势;随着导热系数减小、相变潜热增大、比热容增大,解冻时间延长;比热容对冻结水泥土解冻过程的影响主要体现在升温阶段,相变潜热主要影响冻土相变阶段,导热系数既影响升温阶段又影响相变阶段。      

东北长岭凹陷腰英台地区 低孔-低渗油层井中化探模式

油田区位于东北腰英台区域性隆起带,属构造复合性圈闭,岩性多为致密砂岩、细砂岩。油储层岩石孔隙度、渗透率普遍较低,属于低孔渗储层,储层为油水同层、含油水层。虽然在地质录井和气测录井中很难发现油水同层的低孔渗油气层,但是在井中化探录井中能发现它的特殊性,通过实践、研究、应用相结合,形成了如何判别油水同层的低孔渗油气层的井中化探录井新方法。     

块石路基对流特性实验研究

利用块石层调控冻土路基地温是冻土工程主动冷却路基的一种重要措施,并在青藏铁路重大工程建设中得到广泛应用.通过块石层中空气流动特性的深入研究,对其结构优化和效能提升具有重要意义,而不同温差条件下块石层中空气的流动特性,以及微风速的实际测定一直是其中亟待解决的问题.通过高精度微风速探测,首次获得封闭条件下块石层的空气流动特征.结果表明:在边界温度波动条件下,块石层内的降温过程与其内部自然对流过程密切相关,在对流作用下快速完成降温过程;升温过程则在相对较长时段内主要由内部的热传导换热完成,由此导致温度变化曲线非对称这一特殊现象的出现,并随深度增加而愈加明显.块石层上下端面的温差是对流发生及强度的关键控制因素,当温差达到一定量值时流速随温差的增加而加大,同时空气温度的变化也会对空气流动过程产生影响;块石层内整个空气流动过程是一个传递过程,也是热量传递的过程.该实验研究结果将对该种工程措施机理的进一步认识和改进、相关模拟计算参数的选取,以及在冻土区高等级公路等重大工程建设中的进一步有效应用均具有重要意义.     

时序InSAR滑坡形变监测与预测的N-BEATS深度学习法——以新铺滑坡为例

滑坡通常发生突然,破坏力巨大,经常造成重大生命安全事故和财产损失。高可靠性、高精度及具有抗差性能的滑坡形变监测预测手段和方法对于国家防灾减灾需求具有切实意义。InSAR技术是一种能够全天时和全天候观测获取高空间分辨率和宽覆盖率影像,高灵敏性捕捉时空维动态变化的监测手段,然而目前应用InSAR时序影像对滑坡区进行滑坡预测的工作仅是凤毛麟角。基于时序InSAR观测结果,本文提出了一种能够有效解决中短期滑坡预测问题的深度学习滑坡预测方法。在三峡新铺滑坡区应用N-BEATS网络模型和Sentinel-1 SAR数据进行形变预测,以均方根误差1.1 mm的预测精度完成了滑坡预测工作,并对预测结果进行了数据结构影响的规律性分析、传统方法效果对比、抗差性评估及置信区间估计等多方位的剖析,结果显示出了其高精度、高可靠性及具有一定抗差能力的突出优势。     

高坝对乌江下游底栖动物群落结构的影响

基于2006-2016年近10年的长期监测数据,对乌江下游两座高坝的修建对底栖动物群落结构的影响效应进行研究.结果表明：大坝蓄水前后底栖动物群落结构发生显著变化,不同时期的群落结构差异明显.蜉蝣目稚虫对生境的剧烈变动不适应,软体动物田螺科和觹螺科的一些种类对生境的剧烈扰动较为适应,生活史较短的机会主义物种在水库淹没区和坝下河段逐渐定殖下来.建坝以及大坝的运行调度对乌江下游底栖动物的群落结构产生了重大影响,底栖动物群落结构随着时间发生一定程度的演替.在底栖动物所有类群中,软体动物对栖息地的丧失以及流量的剧烈波动具有较高的耐受性,水生昆虫相对较不耐受环境的剧烈变化,而甲壳动物的适应性极强.百分比模式相似性指数（Percent Model Affinity,PMA）的变动趋势可有效地反映大坝对底栖动物群落的影响效应,其均值随离坝距离的增加而呈现逐步增加的趋势,表明大坝调度对水生态造成的负面影响会随着离坝距离的增加而逐步弱化,这与河流不连续体理论（Serial Discontinuity Concept,SDC）的预测趋势基本一致.根据长期监测成果,蜉蝣目扁蜉科、四节蜉科、细裳蜉科以及毛翅目纹石蛾科的种群恢复状况以及PMA指数可作为评估大坝不利影响减缓措施效果的依据.