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铁路泥石流多时相遥感技术及动态信息提取

秦军  
【摘要】:采用遥感技术监测西南地区铁路泥石流的动态演化过程,关键是获取泥石流信息的多时相遥感能力以及从多时相图像中提取泥石流动态信息的方法。比较国内外有关研究工作和成果、研究方法和现状,在我国西南多云雾地区实施和开展泥石流遥感研究亟待解决的问题是:(1)研究与现有航空、航天遥感系统互补、获取多时相、大比例尺遥感图像的云下低空遥感技术:(2)研究多时相遥感图像中泥石流动态演化特征信息的提取方法。 大比例尺遥感图像是泥石流研究的重要数据源。以铁路泥石流及类似工程地质灾害和突发事件的低空遥感为目的的云下低空遥感技术,弥补了现有航空、航天遥感系统不易获取多时相大比例尺遥感图像的不足。用系统工程的研究方法,对系统进行功能需求分析后,确定的技术指标为:(1)低空遥感飞行真高在几十至几百米之间;(2)有效飞行半径不小于十公里:(3)可以搭载通用摄影机和数字成像传感器、具备视频流图像记录与实时传输能力。全面比较了国内外的低空遥感系统技术、应用领域与实例后,在系统的安全性、快速响应能力、多用途、效益/成本比、模块化等多个指标间进行优化组合,选择无人遥控飞艇为飞行平台。在系统的设计过程中,运用可靠性分析技术建立了低空遥感的基本可靠性模型,建立了单次遥感实施的任务可靠性模型和系统的故障树。用FMEA(Fault Mode Effect Analysis)、FMECA(Fault Mode Effect and Criticality Analysis)方法结合故障树的最小割集对系统的潜在故障原因进行了分析。通过系统的可靠性增长研究,分别对舱体结构、囊体结构、遥控系统、人-机交互界面进行了改进,尤其是针对飞艇这种浮空式飞行器发生故障后可能长时间悬浮在大气层中的严重后果,在艇载控制系统里设计了软、硬件混合的故障应急安全系统。在西南交大九里小区空域和成昆线峨边车站进行遥感飞行试验,获取了比例尺1:3200的120规格和比例尺1:2800的135规格的胶片,利用摄像机和微波无线实时传输系统获取了可见光视频磁带,完成了国内首次山区铁路低空飞艇遥感试验。建立了飞艇低空遥感系统在维护阶段、进场阶段、遥感实施阶段的相关规章和条例。针对沿铁路线长距离、多区域遥感作业中的飞艇转场建立了遥控接力工作模式。试验表明以低成本及时获取大比例尺遥感图像的云下飞艇低空遥感技术,是泥石流动态信息分析的重要保障。 从多时相、大比例尺遥感图像提取泥石流固体松散物质储量动态变化信息,基于多时相遥感图像中地形信息的利用。多时相DEM(数字地形模型)是求算体积差的基础数据。体积差的准确度和精确度直接影响堆积和流失量


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