圆弧式地基合成孔径雷达在边坡变形监测中的应用

边坡变形监测是防止滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害的有效途径之一。圆弧式地基合成孔径雷达是一种非接触式的新型地表形变监测设备,具有高分辨率、高频率、高精度、全方位、全天候实时监测等优点,更能有效地满足边坡变形监测的全面性和连续性要求。为了验证该设备在边坡变形监测中的效果和精度,本文采用两种便携圆弧式地基合成孔径雷达系统进行测试。测试结果表明,两种设备均能快速、全面地获得整个边坡的形变情况,具有较高的分辨率和亚毫米级的监测精度,且能实时发出预警,是一种全面高效的边坡变形监测手段。

圆弧式地基合成孔径雷达在高陡边坡形变监测中的应用

我国西南山区昼夜温差大、大气环境复杂多变,基于圆弧合成孔径及差分干涉测量技术,研发一款便携式圆弧地基合成孔径雷达,在川西某铁路高陡边坡开展应用研究,将国产圆弧式地基合成孔径雷达与意大利IBIS-L地基合成孔径雷达进行大气扰动校正能力、形变测量精度等参数的同步对比测试,并对该高陡边坡进行长时间不间断实时变形监测。结果表明,国产圆弧式地基合成孔径雷达具备自适应大气扰动校正能力,在西南山区铁路沿线高陡边坡复杂多变气候条件下,大气扰动校正能力、形变测量精度均优于IBIS-L地基合成孔径雷达,其中,国产地基雷达24 h稳定点形变值均在±1 mm以内,IBIS-L地基雷达均超出±1 mm,国产地基雷达在1 km监测距离处的径向形变误差RMS为0.079 mm,IBIS-L地基雷达为0.159 mm,表明国产圆弧式地基合成孔径雷达具有高精度、高可靠性、快速机动部署等优势。

地基合成孔径雷达在露天矿边坡监测预警中的应用

地基合成孔径雷达边坡监测预警系统集成了步进频率连续波和图像干涉测量技术,可以有效提高露天矿边坡监测的精度和灵活性。以某露天煤矿边坡监测应用为例,介绍了地基合成孔径雷达边坡监测预警系统的原理、参数和优势;分析了监测到的边坡形变位移和形变速度曲线。

基于地基合成孔径雷达的影像质量评价研究

目前,地基合成孔径雷达变形监测技术在地质灾害、城市变化和农业生产等领域中的应用越来越广泛。由于环境因素和气候条件的变化,会使GB-SAR影像在采集过程中受到外界因素的干扰,从而影响数据的质量。而低质量的GB-SAR影像不仅会使得监测目标难以完整地显示,还会直接影响变形监测的精度,因此有效的影像质量评价方法对于确保变形监测工作和数据处理的准确性具有重要意义。本文基于Matlab平台,采用多阈值法筛选SAR影像高质量像元,并综合考虑每幅影像中的高质量像元的热信噪比、振幅离散指数、相位稳定性和相干系数,设计了一个评价SAR影像质量的综合指标,以验证本文方法的合理性。对比分析结果显示,本文所设计的综合质量指标能够显示GB-SAR影像质量随时间变化的趋势,并筛选出影像序列中的低质量数据,为后续的数据处理工作提供保障。

国产地基合成孔径雷达监测预警系统在紫金山金铜矿露天采场边坡位移监测的应用

紫金山金铜矿是福建紫金矿业集团股份有限公司下属的一个矿山基地,其露天采场将是全亚洲第一高露天矿山边坡。基于目前矿山采用的全站仪、GPS等监测技术,易受粉尘、降雨、光照、云雾等影响,无法实现大范围边坡区域实时、自动监测。而地基合成孔径雷达差分干涉测量技术则可以克服上述缺陷,该技术是滑坡监测技术未来的发展趋势,对于灾害预报及防治具有重要意义。介绍了国产地基合成孔径雷达边坡位移监测预警系统在紫金山金铜矿露采边坡的首次应用,验证了地基合成孔径雷达系统用于形变监测的可靠性、有效性及高精度等优势。

地基合成孔径雷达大坝监测应用研究

变形监测是滑坡、沉降等灾害监测的重要支撑手段。地基合成孔径雷达干涉测量技术可提供远距离、大范围、连续空间覆盖的形变结果,无需接触观测目标,在变形监测方面具有广阔的应用前景。利用地基合成孔径雷达系统对隔河岩大坝进行了变形监测实验,分析了环境因素的变化对监测结果产生的影响,对环境改正方法进行了比较,通过对改正结果的分析选取了相应的环境改正方法,并对大坝整体的监测结果进行了分析。实验结果表明,地基合成孔径雷达技术可获取高精度的大坝表面整体形变信息,有利于后期对大坝进行整体稳定性分析。

地基合成孔径雷达干涉测量技术及其应用

在简要讨论地基合成孔径雷达干涉测量(ground-based interferometric synthetic aperture radar,GB InSAR)技术原理的基础上,归纳了常规地基InSAR形变测量的主要处理流程。全面总结了地基干涉测量雷达系统的主要类型及其发展趋势,地基InSAR技术的主要应用领域以及目前存在的问题,对比分析了地基和星载InSAR在形变测量上的优势和不足。

新型FMCW地基合成孔径雷达在大桥变形监测中的应用

地基合成孔径雷达(GB-SAR)是一种新型的建筑变形监测技术,相较于传统的监测手段,该方法拥有高精度,覆盖面大等优点。基于FMCW技术的Fast-GBSAR系统采用调频连续波技术,相较于国内已有的基于步进连续波技术的类似系统,该系统处理速度提高30倍,并拥有更高的可靠性。Fast-GBSAR在国内已对多座大桥进行了公开测试,监测结果表明Fast-GBSAR测量精度能达到0.01 mm,在变形监测领域极具潜力。

地基合成孔径雷达在矿区边坡监测预警应用研究

近年来,地基合成孔径雷达技术不断发展,逐渐成为边坡监测预警新方式,和传统监测方法相比,地基合成孔径雷达系统具备远距离遥测、覆盖范围广、受气象环境影响小、监测精度高等特点,其主要应用于露天矿山边坡、库区边坡、公路铁路高陡护坡等变形监测、灾害预警及灾后应急救援监测。本文主要探讨合成孔径雷达的工作原理和方法,介绍其在边坡监测预警、灾后应激救援监测方面的具体应用。

地基干涉合成孔径雷达图像非线性大气相位补偿方法

采用基于永久散射体(PS)技术的大气相位(AP)补偿方法对地基干涉合成孔径雷达(GB-InSAR)干涉相位图进行分析时,部分图像的干涉相位随距离呈现出复杂的非线性,导致无法建立合理的多参数模型来模拟大气相位,常规的补偿方法不再适用。该文提出一种改进的GB-InSAR图像非线性大气相位补偿方法,首先采用常规方法对干涉相位图进行大气相位补偿,并根据PS点的补偿后相位序列的标准差,进行稳定PS点的选择,然后对稳定PS点进行子区域划分,通过反距离加权插值估计出所有PS点的大气相位,从而实现大气相位的有效补偿。采用该文所提方法,对460幅雷达图像进行了处理,相比于常规方法,可以有效地补偿干涉相位图中的非线性大气相位分量。基于若干高稳定参考点的对比结果表明,该方法减小了最大约1 rad的相位测量误差。

滑坡灾害监测的圆弧合成孔径雷达大气相位校正方法

地基圆弧合成孔径雷达通过形变值测量实现滑坡预警,是一种重要的滑坡灾害监测遥感手段。大气相位校正影响形变值测量精度,是长时间稳定监测的关键技术。本文提出一种基于网格划分的两阶段大气相位校正方法。该方法通过特征提取及分类获得永久散射点,基于此实现监测点的自动筛选;利用网格估计大气相位,有效降低运算量,提高了计算效率;结合空间滤波和时间序列滤波,保证了大气相位估计的准确性。实测数据处理结果表明了该文所提方法在大气相位校正方面的有效性。

基于地基合成孔径雷达的弱目标检测性能分析

合成孔径雷达(SAR)是一种主动微波成像遥感技术,弱目标检测与分类是其重要应用之一。鉴于弱目标的有效检测与SAR系统参数密切相关,为系统地研究弱目标的散射特性及其检测性能与SAR系统参数的关系,本文提出了一种基于地基SAR进行弱目标检测的实验研究方法。首先通过构建室内实验场景,获取了多频多极化原始SAR回波数据并进行成像处理;接着分析了不同工作频率、不同带宽条件下塑料材质目标以及干沙覆盖目标的后向散射特性;最后讨论了极化方式对检测性能的影响。本文的实验方法和结果有助于进一步利用极化干涉SAR信息进行弱目标检测研究。

基于合成孔径雷达影像目标点识别方法

为有效提升永久散射体点目标选取率和效率,本文总结了地基合成孔径雷达影像序列辐射校正原理和永久散射体选取的基本方法。基于矩阵实验室(MATLAB)平台,实现了多种单阈值永久散射体选取方法。针对单阈值法永久散射体目标选取的局限性,设计了多种阈值方法的组合策略,同时设计了点目标选取的验证方法以评价选取质量。对不同的应用场景和条件,对比分析不同永久散射体选取方法的适用性和稳定性。结果表明,组合阈值法结合了能够有效提升高质量永久散射体点目标选取率及效率,为后续地基合成孔径雷达干涉测量的时序分析提供保障。

地基合成孔径雷达干涉测量技术在滑坡变形监测中的初步应用研究

地基合成孔径雷达作为一种新型变形监测技术,已经逐步应用于各行各业的工程项目之中。本文介绍了地基合成孔径雷达干涉测量的原理。为了配合长江沿岸铁路的建设,引入新技术进行地质勘查,本次研究通过利用地基合成孔径雷达干涉测量技术对沿江某处滑坡开展监测实验。针对长江沿岸的环境变化剧烈且复杂问题,地基雷达监测稳定性极具挑战,通过监测结果分析研究了三方面的内容:通过变形时间序列图的波动范围确定地基合成孔径雷达变形监测实测精度研究;通过时序变形序列图的波动趋势,分析环境波动对雷达测量变形结果的影响研究;以及通过分析时序变形序列图的恢复能力,判定雷达变形监测的真实变形区域研究。该研究初步验证了地基合成孔径雷达干涉测量在沿江地区滑坡变形监测应用中的有效性,为后续建设长江沿岸铁路提供地质勘查的数据支持。

基于调频连续波信号的圆弧式合成孔径雷达成像方法

圆弧式合成孔径雷达是一种对特定地区持续监测的新模式雷达,具有分辨率高,观测范围广,重访周期短等特点,适合对特定地区的形变监测以及对塌方、滑坡等灾害的预警。针对圆弧式合成孔径雷达特殊的运动形式,该文提出了一种新的用于调频连续波体制Arc-SAR成像的2维频域算法。首先推导了Arc-SAR的信号模型,然后提出了在满足转动机械臂长远小于目标最短斜距的情况下使用2维频域算法来聚焦信号,之后分析了算法误差。该算法可以在假设条件下对目标准确聚焦,并具有计算速度快等优点。最后使用仿真和实测数据验证了算法的有效性。

基于栅格投影的地基合成孔径雷达三维地形匹配俯仰角模糊处理方法

近距离对高大建筑物进行监测时,基于栅格投影的地基合成孔径雷达(ground-based synthetic aperture radar,GB-SAR)三维地形匹配过程中易出现俯仰角模糊现象,影响投影结果的解译.针对此问题,文中提出一种俯仰角模糊现象的处理方法.首先推导了任意GB-SAR观测几何条件下的图像距离-方位坐标系与东北天坐标系的转换关系,基于栅格投影的方法实现了GB-SAR三维地形匹配;然后对出现的俯仰角模糊现象进行了分析,讨论了其产生原因,并提出了相应的处理方法.实测结果表明,投影结果中虚假影像去除效果明显,说明本方法对俯仰角模糊现象具有良好的处理效果,有利于对GB-SAR三维地形匹配结果进行解译及分析.

基于地基合成孔径雷达数据的预警预报方法研究

针对地基合成孔径雷达数据振荡性高、波动性强、特征趋势不明显问题,提出了一种应用速度倒数指标对边坡变形进行预警预报的方法,采用错位相减、去限值数据处理方法,优化形变数据的质量,提高滑坡预警准确性、预报及时性。该方法在内蒙古某铁矿的应用结果表明,它能解决监测数据振荡性高、特征趋势弱、预报时效性差等问题,凸显临灾数据形变规律,是一种适用性很强的预警预报方法。

圆周扫描地基合成孔径雷达极坐标格式成像算法

圆周扫描地基合成孔径雷达(圆周扫描地基SAR)成像是一种实现360度全方位观测的合成孔径雷达成像技术。现有的成像算法存在计算效率随场景扩大而降低和斜距近似导致的成像精度下降问题,难以实现实时成像。本文提出一种新的圆周扫描地基SAR成像的算法。该算法的基本思想是:首先,将球面波回波信号进行分解,表示为平面波积分形式;其次,构造扫描角度方向的滤波器,利用傅里叶变换的卷积定理,消除角度方向的高阶相位误差;进一步对信号进行极坐标转直角坐标插值,实现角度方向与距离方向的解耦;最终,通过二维逆傅里叶变换实现目标聚焦。通过仿真和实际数据实验对算法进行验证,并对本文算法与BP算法在成像质量和成像效率方面进行对比,证明本文算法可以实现高效成像。

基于新型FMCW地基合成孔径雷达的大坝变形监测

大坝变形监测是确保大坝安全的重要一环。基于地基合成孔径雷达(GB-SAR)的大坝变形监测相较于传统的方法拥有精度高、覆盖面大等优点。相较于国内通常使用的数据采集速度为5 min/组的意大利IBIS变形监测设备,采用新型的基于调频连续波(FMCW)技术的Fast-GBSAR设备对陆水大坝进行监测,取得了7 s/组的数据采集速度,对大坝在放水前后的变形进行分析,并与三维数字高程模型进行数据融合。结果表明基于7 s/组的高速数据采集能力,Fast-GBSAR几乎可以做到对大坝变形的实时分析,在变形监测领域极具潜力。

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。