气象雷达新技术及其在防灾减灾中的应用

新型气象雷达在国外越来越多地应用于大型外场试验和业务探测网中,我国也将在灾害性天气监测网中引入新型气象雷达。简要介绍了气象雷达的发展历史和国内外发展现状,阐述了气象雷达探测新技术,包括双线偏振雷达、双(多)基地雷达、相控阵天气雷达技术、激光天气雷达技术、风廓线雷达等的探测原理及其在气象中的应用,这对于我国新型雷达的应用和根据实际需求选择雷达类型等具有一定的指导和借鉴意义。     

崩滑流雷达遥感应用潜力分析

综述了我国崩滑流（崩塌、滑坡、泥石流）遥感的应用现状；着重分析了成像雷达遥感在崩滑流识别、监测、预警中具有的独特优势，特别是随着新型成像雷达遥感（极化、干涉雷达）的发展，基于干涉雷达发展的差分干涉测量技术能以一量级甚至更小尺度测量地表形变，在崩滑流研究中能提供定量的动态信息，为崩滑流遥感应用研究注入了新的活力，开辟了新的思路；并指出以雷达（ＳＡＲ）遥感信息为主的多源信息复合解译，能为崩滑流灾害的调查提供更为方便、准确、及时、动态的信息．     

高精度地质雷达在隧道地质灾害治理中的应用

公路隧道穿越复杂地质条件的山体时，经常会遇到断层、暗河、岩性软弱带等不良地质体，极易造成塌方、突水、突泥、岩暴等突发性地质灾害，不仅妨碍了隧道的正常施工，还可能延误工期，造成经济损失甚至人员伤亡。因此，如何采取有效的工程措施和合理的技术手段对这类地质灾害进行处理与评估，已成为目前隧道施工中迫切需要解决的技术问题。以常德一吉首高速公路度龙田隧道ZK207＋330～255坍塌地质灾害整治为例，在综合分析隧道工程地质条件和坍塌灾害治理情况的基础上，详细探讨了高精度地质雷达在公路隧道坍塌灾害整治效果检测中的应用。采用高精度地质雷达，可以准确查清塌方处理中注浆饱满度的情况，检查塌腔内是否仍存在危害隧道安全的空洞；同时，对塌方地段加密的钢拱架数量与间距也可进行准确的检测与评价。工程实践表明：结合工程地质调查和现场施工记录，高精度地质雷达可以快速、准确、无损地检测隧道地质灾害的治理效果和整治质量，这对于评价整治效果、减少工程隐患、确保工程质量都具有重要的工程应用价值和现实意义。     

基于DEM的SAR图像洪水水体的提取

星载雷达遥感已广泛应用于洪水灾害的监测和评估中。但是由于其阴影与水体严重混淆 ,使得从雷达图像中提取洪水水体较为困难。为此 ,本文探讨了在地形数据的支持下 ,实现星载SAR图像洪水水体半自动提取的方法。主要包括以下几步 :首先 ,对雷达图像进行滤波处理 ,并将其与地形数据匹配 ,从雷达图像中提取出初步的洪水水体范围 ;其次 ,利用地形数据生成DEM ,并根据雷达图像的成像参数和DEM生成相应的模拟雷达图像 ;最后 ,利用模拟雷达图像上的阴影 ,剔除被误提为洪水水体的阴影 ,从而实现洪水水体的准确提取。研究表明 ,该方法能有效地、半自动地将星载雷达图像上的洪水水体提取出来 ;同时 ,该方法可以用于多种星载多模式的雷达图像的洪水水体的识别提取 ,尤其对含山区的大范围洪水水体的半自动提取 ,更为适用。     

混凝土构件空洞模拟检测试验与ARMA功率谱分析

及时发现空洞隐患、确定空洞大小,准确评估不良病害的危害程度对指导施工和提高混凝土结构质量具有重要意义。为实现空洞尺寸的量化,对试验模型中的模拟空洞进行地质雷达检测,应用基于SVD-TLS方法的ARMA功率谱分析对原始数据进行处理。结果表明:地质雷达探测区域覆盖的空洞范围越大,空洞信号越明显。基于SVD-TLS方法的ARMA功率谱分析具有较高的分辨率,可以识别异常反射信息,判断空洞在测线方向的范围;功率谱参数期望值有一定的分布范围,当参数期望值在-0.160以下时,可以基本确定为空洞区域。最后结合工程实例,对地质雷达数据进行功率谱分析,取得了良好的效果。该分析方法为研究混凝土构件内部空洞的检测提供了新途径,一定程度上实现了空洞尺寸的量化。     

水库堤坝渗漏的探地雷达探测研究

以甘肃省民乐山丹地震时受到一定破坏的李桥水库为对象,用探地雷达对水库大坝填土不密实引起的渗漏病害进行了探测研究。探测表明壤土心墙填土总体密实性差,松散、不均匀、裂隙较多,坝身长期渗漏已在部分区域形成洞穴。利用探地雷达技术对该水库东、西段坝顶下和坝后道路下心墙内的渗漏通道进行了诊断,进而提出了水库堤坝渗漏破坏经历3个发展时期及其对应的雷达图像特征。     

基于Level Set方法的风暴追踪

利用现代计算机技术和信息处理技术,建立灾害性天气预警系统,是对灾害性天气进行识别和预报的最有效手段之一.研究探索风暴运动过程中多普勒雷达图像的数据处理和算法优化,是预警系统工作中的关键技术.基于计算机技术,应用TITAN算法及改进的Level set方法可以较好地实现对雷达图像中风暴体的追踪,提高灾害性天气预警效率.     

星载SAR差分干涉测量提取汶川地震同震形变场

采用合成孔径雷达差分干涉测量技术对2008年5月12日四川汶川地震(Ms=8.0)的形变信息进行了提取,并开展了研究,利用地震前后ALOS/PALSAR数据,进行重复轨道差分干涉处理,得到了震前—震后的干涉条纹图和形变结果图。由雷达视向形变图可知,此次地震造成了隆起形变,最大形变出现在北川—映秀断裂带上,最大雷达视向形变量超过了90 cm,形变范围较大,川西的大部分地方都出现了不同程度的地表形变。结合川西的地质和地型构造情况,根据地震同震形变场的空间分布特征,对形变特征和震源构造进行了分析,发现二者有很好的一致性。     

基于多装备协同观测的烤烟气象减灾系统分析

现有高山新一代天气雷达受遮挡存在探测盲区，加之每次6 min的VCP模式时效限制，观测局地强对流天气常难以满足人影业务系统的作业需求。为此以罗平县为试点建设基于多装备协同观测指挥的新型烤烟气象减灾系统，由1部YW-X1-B型数字化天气雷达、6部大气电场仪和地面自动气象站与曲靖新一代天气雷达组成多装备协同人影作业指挥系统，重点针对强对流天气开展烤烟种植防灾减灾探索。经过一年多的检验，取得了较好的效果。该文以X波段双偏振天气雷达为基础，主要介绍其基本原理，功能、技术指标和探测模式，简单对比了该雷达同新一代天气雷达的回波特征及典型冰雹天气系统雷达回波指标差别，初步提出了回波之间的差异判据以及提高人影作业效果实现减灾的方法。利用个例分析表明：该雷达能在增雨防雹作业指挥和气象保障服务中具有良好辅助作用；同时对0°层亮带探测情况说明该雷达也具有较好的暴雨天气探测能力。通过对该雷达的业务能力和应用分析，探讨了该雷达在防灾减灾中发挥的作用，对发展X波段天气雷达建设有一点参考价值。     

呼和浩特强对流天气的数值模拟分析

利用三维积云数值模式模拟了呼和浩特地区强对流天气的发展过程，并结合实时雷达回波资料进行了对比分析，指出模式输出的部分物理量与理论值、雷达回波或地面天气及降雹（水）实况符合得较好。从对模式输出的几个物理量的统计分析，得出利用三维积云数值模式预测强冰雹过程的概念模型。结果表明，三维积云数值模式能用于模拟对流云特别是强对流云的发展过程，可在人工影响天气业务工作中应用并不断发展。     

抑制斑点噪声的SAR与多光谱图像融合方法

通过将主成分变换与IHS变换相结合,避免了会导致SAR信息量损失的滤波过程,实现了一种可降低SAR斑点噪声影响的遥感影像融合算法。与主成分变换融合方法、IHS变换融合方法在主观视觉效果分析和客观统计参数两方面进行比较,新方法不仅很好地保留了多光谱影像的光谱信息,增强了结果影像的空间细节表现能力,而且有效地抑制了SAR斑点噪声,提高了结果影像的信息量与清晰度。     

利用RADARSAT SWA SAR和LANDSAT TM的互补信息确定洪水水体范围

从RADARSAT SAR图像中自动提取洪水水体,一直是一个急需解决而又未能得到解决的问题。主要困难是由于阴影与水体严重相混淆。为此,本文研究发现,通过RADARSAT SWA SAR图像和LANDSAT TM图像上的互补信息,利用RADARSAT SWA SAR图像和LANDSAT TM图像上的水体和阴影进行复合处理,可以从RADARSAT SWA SAR图像上准确、半自动提取洪水水体范围。研究结果表明,该方法不仅适用于平地洪水水体范围的半自动提取,而且更适用于包含山区的大范围洪水水体的半自动提取。     

星载合成孔径雷达在杆塔基础地表形变监测技术的研究与应用

为保障高原输电通道的安全,排查地表形变引发的地质灾害,以哨兵雷达卫星影像数据为数据源,以750 kV川湖Ⅰ线为监测对象,采用星载合成孔径雷达干涉测量技术(interferometric synthetic aperture Radar,InSAR),研究分析输电通道地表微小形变的提取方法,发现川湖Ⅰ线100号杆塔附近存在明显的地表形变量,且2019年7月形变有明显的加速过程,分析说明该地面沉降区的形变与地面或地下的施工过程有关。研究表明:(1)卫星遥感星载InSAR测量技术适用于地表微小形变的提取,提取精度较高,能够满足输电通道地表形变的监测;(2)卫星遥感星载InSAR测量技术提取的地表形变精度可达毫米级,可替代人工地面测量工作;(3)针对地表形变,与传统野外核查、人工测量解译相比, 卫星遥感星载InSAR监测技术具有精度高、效率高、覆盖范围广等优势。     

岩溶地区双连拱隧道超前地质预报及施工技术研究

岩溶地区修建双连拱隧道难度较大,岩溶探测、支护方式选择等成为施工的关键问题。依托广西宜河高速公路某连拱隧道,根据围岩等级分别制定Ⅲ级、Ⅴ级围岩施工和支护方案,施工期间采用超前地质雷达探测隧道掌子面前方未开挖岩体,通过分析雷达反射波波形图,预测隧道中导洞存在4处溶洞,隧道开挖过程中揭露了3处溶洞,与地质雷达探测结果基本一致,证明了超前地质雷达的可靠性和重要性。针对溶洞地段采用Ⅴ级岩体支护方案,即采用套拱进行溶腔的加固处理,监测数据显示其变形基本值为0,表明该加固处理方法的可靠性。     

山区机场高填方边坡工程实践与研究

在山区机场工程建设中,由于地形地貌的限制,高填方工程一般兼具有地形起伏较大,地质条件复杂,工程量巨大等特点,由此给山区机场带来一系列特殊性工程问题,尤其是高填方边坡工程的稳定性问题是目前机场研究的热点和难点。由于山区机场高填方边坡稳定性问题涉及影响因素较多,为便于分析,从变形机理和控制技术两方面对机场高填方边坡工程问题进行了深入研究。(1)变形机理方面,结合工程实践及对现有资料进行分析归纳,从填筑体下覆坡体结构、降雨及地下水、地震、填料特性、施工工艺等方面研究其对填方边坡稳定性的影响,重点提出了4类填筑体下覆坡体结构类型,并深入分析各类型的变形破坏特征。(2)变形控制技术方面:以"三面一体"控制论为核心,结合实例分析了土方平衡、地基处理及交接面加固、排水、支挡结构四个方面,对高填方边坡变形的控制效果。该研究可为我国山区机场高填方边坡变形机理的深入研究和控制技术的提高和改进提供参考和借鉴。     

基于GIS的地质灾害风险预警系统设计

利用GIS软件的二次开发技术,应用基于风险评价的预警方法建立地质灾害预警模型,设计地质灾害风险预警系统,在Visual Studio 2012.NET的开发环境下,以C#作为开发语言,并结合ArcGIS Engine研发.最后以通化县作为研究区域,验证此系统的可行性,结果表明该系统实现了地质灾害风险预警预报,具有较高的...     

湖北省地质灾害的特点、机制及其减灾对策

湖北省地质灾害具有“灾害种类多、灾情重、时空分布不匀且有逐年加重的趋势”。本文根据对岩石圈系统、大气圈系统与人类社会圈系统的研究，针对防灾减灾，指出应加强三个方面的工作：①多种灾害并案研究、并案治理；②科学规划、重点研究，分阶段治理；③利用新技术、新手段，建设“群测群防”监测、预报信息化网络。