L波段雷达卫星监测采空塌陷区及输电铁塔基础变形研究

我国西电东输过程中,山西等地的煤矿采空区地面塌陷易导致铁塔基础变形,严重威胁特高压输电线路的运行安全。本文利用ALOS PALSAR雷达影像,应用差分干涉测量技术监测1000kV特高压输电线路山西段附近采空区地表沉降。通过形变图时间序列结果,分析了输电走廊地区的地面塌陷区变化。对差分干涉图中的多种误差源进行了量化分析,相对于采空区的快速地面塌陷而言,大气相位和基线误差表现为较低频率的噪声。针对以上特点,本文提出掩模和低通滤波的方法,有效地消除了差分干涉图中的大气相位与基线误差。研究结果表明：塌陷区137#铁塔基础,最大累计沉降量达到14cm,沿输电线路的最大倾斜为1.27‰,垂直输电线路的最大倾斜为0.46‰。本文的结果为输电铁塔安全监测提供了新的监测手段。     

L波段雷达卫星监测采空塌陷区及输电铁塔基础变形研究北大核心CSCD

我国西电东输过程中,山西等地的煤矿采空区地面塌陷易导致铁塔基础变形,严重威胁特高压输电线路的运行安全。本文利用ALOS PALSAR雷达影像,应用差分干涉测量技术监测1000 kV特高压输电线路山西段附近采空区地表沉降。通过形变图时间序列结果,分析输电走廊地区的地面塌陷区变化。对差分干涉图中的多种误差源进行量化分析,相对于采空区的快速地面塌陷而言,大气相位和基线误差表现为较低频率的噪声。针对以上特点,本文提出掩模和低通滤波的方法,有效地消除了差分干涉图中的大气相位与基线误差。研究结果表明,塌陷区137#铁塔基础,最大累计沉降量达到14 cm,沿输电线路的最大倾斜为1.27‰,垂直输电线路的最大倾斜为0.46‰。本文的结果可为输电铁塔安全监测提供新的监测手段。     

特高压输电铁塔聚束模式SAR干涉特性研究与覆冰试验

本文基于多幅TerraSAR卫星聚束模式SAR影像,研究了武汉特高压试验基地内特高压输电铁塔的雷达散射机制和干涉特性。利用高精度LiDAR扫描铁塔并进行三维建模,基于SAR几何成像关系分析了铁塔不同部位的散射几何关系。对比分析了基于散射强度和投影几何关系量测的铁塔横担间的高差,以及干涉图中相位变化反演的高差。结果表明相位推算的高差受噪声的干扰较大。本文对覆冰铁塔构件的雷达影像进行了理论分析和数据统计。结果表明,10 cm覆冰厚度破坏了铁塔构件二面角散射条件,造成雷达散射信号强度衰减了约8 dB,这表明输电铁塔雷达散射强度的变化可用于量化评估铁塔的覆冰状态。     

高压输电线散射斑雷达像空间位置形成条件分析

TerraSAR雷达卫星条带模式影像中高压输电线产生亮度极高的散射斑点,利用湖北段1 000kV特高压输电线路的雷达影像和铁塔GPS坐标,研究了该区域150组输电线散射斑的形成条件和雷达像空间相对位置变化规律。研究表明,输电线的夹角、跨度和垂曲率是影响散射斑形成以及雷达像空间位置的主要因素。输电线散射斑产生于导线与卫星飞行方向的夹角±15°以内。当夹角由负到正变化时,其导线散射斑在雷达像空间的位置由北向南移动,但是其移动量与夹角变化不成正比。在夹角近似相同的情况下,导线跨度越大即其垂曲率越大,散射斑的位置越靠近导线垂直平分线。     

针对超高压输电导线的散射亮斑时间序列分析

针对超高压输电导线在高分辨率雷达影像上表现出的强散射特性,该文提出了一种自动提取输电导线强散射亮斑中心位置的算法。采用自适应窗口最大相关系数法,较精确地提取了强散射斑的位置,实现对散射亮斑亮度、面积、位置的时序分析。基于此算法的实验结果表明:输电导线散射亮斑的亮度峰值、50db以上的散射面积以及中心位置在时序影像中均发生不同程度的变化,并表明散射亮斑位置受导线弧垂影响,且温度是改变弧垂曲率和导线散射几何关系的主要因素。     

利用GPS共视法确定重力位差及海拔高差的实验研究

阐述了GPS共视法的基本原理,讨论了利用重力频移法通过GPS共视观测数据确定重力位差和高程差的方法。利用国际权度局(BIPM)发布的时间序列数据,选取了4个守时台站之间的时间差序列进行实验。结果表明,受目前GPS共视法精度所限,高程差计算值与理论值之间的平均差异和标准差在几十m的量级水平。     

基于SBAS-InSAR技术的大坝形变探测与监测

针对大坝安全运营的形变监测问题,研究基于多基线干涉合成孔径雷达（SBAS-InSAR）技术的大坝形变探测与监测方法。设置时间基线阈值,生成大坝差分干涉相位图;利用改进的戈尔茨坦滤波（Goldstein）算法,滤波处理大坝差分干涉相位图;采用最小不连续的区域增长解缠算法,相位解缠大坝差分干涉相位图;通过相干系数阈值法,在大坝相位解缠图内选取高相干点;建立大坝形变探测与监测的高程测量估计数学模型;通过奇异值分解法,求解数学模型,实现大坝探测与监测结果。实验证明：该方法可有效生成大坝差分干涉图,并去除大坝差分干涉图的内部噪声;可有效探测与监测大坝内各监测点的形变量。     

多分辨率分析的干涉技术大气改正算法

针对合成孔径雷达干涉技术中与高程相关的大气延迟会影响形变监测精度的问题,该文采用小波变换多分辨率分析法来减弱其影响,提高合成孔径雷达干涉的监测精度。该方法根据差分干涉相位不同组分的频率性质和雷达坐标系下的DEM高程信息,分别对其进行多分辨率分析;采用互相关分析法提取解缠相位中与高程相关大气相位的小波系数并对其做降权处理,重构解缠差分干涉图。实验证明了该方法的可行性,研究区域整体上与高程相关的大气延迟部分得到了一定削弱,其中选取的3个局部地区分别降低了15.58%、24.74%、23.27%的与高程相关的大气延迟影响。     

CRInSAR与PSInSAR联合监测矿区时序地表形变研究

正永久散射体差分干涉测量(PSInSAR)与人工角反射器差分干涉测量(CRInSAR)技术均为基于高相干目标点的时间序列形变监测手段,不受时间空间失相干严重影响,同时通过对相邻两目标点之间的相位作差,可极大地减弱模型中大气延迟相位的影响,因此本文旨在将这两种技术结合起来,应用于矿区沉降的监测中,以提高矿区地表形变监测的精度和可靠性。本文分别针对两种技术的理论、处理流程、算法及可靠性评价等方面进行了讨论与阐述,提出一套PSInSAR     

三维导线网的相关平差

本文研究了以斜距、高程角和水平角为观测值,以高斯平面坐标和高程为未知参数的三维导线网的相关平差方法。该法能有效地分散平差计算工作量,适用于在小型微机上进行平差计算。如选用PC-1500机作电子手簿,再编制一套从野外记录到平差计算的程序,即可实现精度与三、四等导线和三、四等水准相当的三维导线测量的半自动化。     

可变形网络与迁移学习相结合的电力塔遥感影像目标检测法

电力塔是电力基础设施的重要组成部分,对其进行检测是必不可少的工作。针对当前遥感影像电力塔检测算法精度低,效果差的问题,本文基于可变形网络和迁移学习对Faster R-CNN进行改进,提出一种基于遥感影像的电力塔检测框架。该框架主要分为两个部分:①特征提取子网络,即利用可变形网络模型改进卷积层,来提高模型对于电力塔几何形变的特征提取能力;②目标检测子网络,即通过模型迁移,将由特征提取子网络训练获得的模型参数迁移至此子网络,由RPN网络和可变形区域池化结合非极大值抑制(NMS)精确获取电力塔位置,利用Fine-tuning技术快速训练此子网络,最终实现高精度的遥感影像电力塔检测。本文算法在测试集中对电力塔检测结果为AP_(0.5) 0.886 1,AP_(0.6) 0.839 6,ACC 0.894 8,与SSD、YOLOv3、Faster R-CNN等相比,各检测指标至少高0.2。由对比试验可以看出,该框架对电力塔遥感影像可以实现较高精度检测,表明该方法在电力塔检测上拥有较大应用潜力。     

Quality assessment of COSMIC/FORMOSAT-3 GPS radio occultation data derived from single- and double-difference atmospheric excess phase processing

This study evaluates the quality of GPS radio occultation (RO) atmospheric excess phase data derived with single- and double-difference processing algorithms. A spectral analysis of 1 s GPS clock estimates indicates that a sampling interval of 1 s is necessary to adequately remove the GPS clock error with single-difference processing. One week (May 2–8, 2009) of COSMIC/FORMOSAT-3 data are analyzed in a post-processed mode with four different processing strategies: (1) double-differencing with 1 s GPS ground data, (2) single-differencing with 30 s GPS clock estimates (standard COSMIC Data Analysis and Archival Center product), (3) single-differencing with 5 s GPS clocks, and (4) single-differencing with 1 s GPS clocks. Analyses of a common set of 5,596 RO profiles show that the neutral atmospheric bending angles and refractivities derived from single-difference processing with 1 s GPS clocks are the highest quality. The random noise of neutral atmospheric bending angles between 60 and 80 km heights is about 1.50e−6 rad for the single-difference cases and 1.74e−6 rad for double-differencing. An analysis of pairs of collocated soundings also shows that bending angles derived from single-differencing with 1 s GPS clocks are more consistent than with the other processing strategies. Additionally, the standard deviation of the differences between RO and high-resolution European Center for Medium range Weather Forecasting (ECMWF) refractivity profiles at 30 km height is 0.60% for single-differencing with 1 and 5 s GPS clocks, 0.68% for single-differencing with 30 s clocks, and 0.66% for double-differencing. A GPS clock-sampling interval of 1 s or less is required for single- and zero-difference processing to achieve the highest quality excess atmospheric phase data for RO applications.     

RTK差分技术在网约车计费系统检测中的应用

2013年以来,随着打车软件的流行,网络约车不断进入人们的视野并活跃在全国各大城市。随之而来的网络约车软件定位不准、计程不准而导致的客户投诉也接踵而来。针对这些问题,本文提出了一套网络约车计费检测方法,采用多模多频RTK载波相位差分技术和惯性导航组合定位技术,使用基准站+流动站的RTK差分GNSS接收机、惯导模块、高精度扼流圈导航天线及回放仪记录汽车行驶过程中的信息,包括经纬度、乘车时间、速度等,通过计算得出汽车行驶里程。通过与司机手机计费结果进行比较,试验结果表明,采用载波相位差分技术和组合导航定位的技术可以有效解决定位失锁、轨迹不连续等问题。     

Monitoring global land surface drought based on a hybrid evapotranspiration model

The latent heat of evapotranspiration (ET) plays an important role in the assessment of drought severity as one sensitive indicator of land drought status. A simple and accurate method of estimating global ET for the monitoring of global land surface droughts from remote sensing data is essential. The objective of this research is to develop a hybrid ET model by introducing empirical coefficients based on a simple linear two-source land ET model, and to then use this model to calculate the Evaporative Drought Index (EDI) based on the actual estimated ET and the potential ET in order to characterize global surface drought conditions. This is done using the Global Energy and Water Cycle Experiment (GEWEX) Surface Radiation Budget (SRB) products, AVHRR-NDVI products from the Global Inventory Modeling and Mapping Studies (GIMMS) group, and National Centers for Environmental Prediction Reanalysis-2 (NCEP-2) datasets. We randomly divided 22 flux towers into two groups and performed a series of cross-validations using ground measurements collected from the corresponding flux towers. The validation results from the second group of flux towers using the data from the first group for calibration show that the daily bias varies from −6.72 W/m² to 12.95 W/m² and the average monthly bias is −1.73 W/m². Similarly, the validation results of the first group of flux towers using data from second group for calibration show that the daily bias varies from −12.91 W/m² to 10.26 W/m² and the average monthly bias is −3.59 W/m². To evaluate the reliability of the hybrid ET model on a global scale, we compared the estimated ET from the GEWEX, AVHRR-GIMMS-NDVI, and NECP-2 datasets with the latent heat flux from the Global Soil Wetness Project-2 (GSWP-2) datasets. We found both of them to be in good agreement, which further supports the validity of our model's global ET estimation. Significantly, the patterns of monthly EDI anomalies have a good spatial and temporal correlation with the Palmer Drought Severity Index (PDSI) anomalies from January 1984 to December 2002, which indicates that the method can be used to accurately monitor long-term global land surface drought.     

基于边界探测的InSAR最小二乘整周相位解缠方法

为解决最小二乘相位解缠方法一直存在收敛性差和非整周性相位解算问题,提出基于解缠边界探测并搜索整周相位值的解缠方法,采用最小二乘次优解与最优解的阈值判别准则,预测解缠趋势并逐步推进相位解缠边界,并在解缠迭代计算中附加相位搜索增量以提取相位整周值。试验分别基于噪声干扰的模拟图和香港、深圳地区的ERS-1/2卫星SAR影像干涉图,采用边界探测算法进行相位解缠计算,试验结果表明,本文解缠方法对附加强噪声的模拟干涉图能正确解缠出99.5%的相位值,真实SAR影像干涉图的解缠精度达到±0.12rad。     

CCTV新台址主楼变形监测分析

以钢结构为主体的CCTV新台址的主楼造型独特,两塔楼双向向内倾斜6°,顶部外挑形成14层的＂L＂形悬臂。施工过程中,塔楼自重、温度等外界因素引起的变形对钢结构的安装质量有着重要的影响,决定着结构稳定后的最终状态。针对这一特殊结构,分析塔楼施工过程中的变形因素,介绍利用测量机器人进行塔楼变形监测的过程,并研究变形和施工进度的关系、以及日照作用引起的周日变形,其结果可为悬臂安装质量的控制提供技术依据。     

机载激光点云中高压电塔自动识别方法

提出了一种基于格网特征的机载激光点云高压电塔自动识别方法。首先对机载激光点云数据进行滤波去噪处理;然后对点云数据进行规则格网化特征分析获得高压电塔粗识别区域;最后对粗识别区域进行外接邻域网格线性特征悬空点集检测以确定电塔识别结果,并以分层切片法分析获取电塔平面中心坐标。采用大型无人机实际线路巡检获取的机载点云数据对本文算法进行验证,试验结果表明本算法可实现高压电塔的快速自动识别,对无人机电力巡检智能诊断具有一定的促进作用。     

CCTV新台址主楼的倾斜变形特性研究

CCTV新台址主楼的塔楼双向倾斜6°,在自重恒荷载作用下,塔楼向倾斜方向变形。倾斜变形影响测量基准垂直传递的稳定性,导致施工测量存在系统偏差。文中介绍基于测量机器人的塔楼倾斜变形监测过程,分析倾斜变形规律,利用最小二乘拟合法求得塔楼的日变形速度,并根据测量基准垂直传递的限差,通过误差传播定律,确定测量基准合理的检核频率,保证了塔楼的施工测量质量,也可为其它类似的高层建筑施工提供参考。     

基于球谐函数的重力异常和垂线偏差误差匹配关系

重力异常和垂线偏差是测高卫星非常重要的产品。二者的精度指标对于未来的测高卫星方案设计至关重要。本文利用球谐函数来对重力异常和垂线偏差的精度指标进行讨论,首先从理论上推导了重力异常和垂线偏差误差的近似匹配关系,然后通过6个超高阶重力场模型验证了有关结论的正确性。数值试验表明:垂线偏差误差和重力异常误差满足近似的比例关系,即若垂线偏差各方位向等精度测量,且假定精度均为1μrad,则所对应的重力异常精度约为1.4mGal;反之,若重力异常的精度为1mGal,则所对应的垂线偏差的精度约为0.7μrad。     

联合SAR相位和振幅信息校正电离层延迟相位

电离层延迟是合成孔径雷达差分干涉测量(DInSAR)的误差源之一,对长波段SAR数据影响尤为严重。文中提出联合SAR相位和振幅信息精确测量方位向偏移,并基于方位向偏移构建模型校正DInSAR电离层延迟相位。选取覆盖2008年汶川地震的ALOS PALSAR(轨道号471)同震干涉对为实验数据,进行电离层延迟校正实验和精度分析。结果表明,实验同震干涉对中电离层贡献相位达17rad,对应约32cm的视线向形变误差,经过校正后地震远场形变均方根减小59%。对比传统方法校正结果,所提方法可有效提高电离层延迟相位校正精度。