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近景感知以接触、非接触方式从近距离观测目标,具有分辨率高、信息维度广、平台灵活多样、场景适应性强等特点,是获取对象真实特征的重要途径,也是连接地面真实场景与航空、卫星遥感观测的关键桥梁.随着观测平台、传感器和信息解译技术的快速发展,加之行业应用场景持续拓展,近景感知取得跨越式发展,正由静态、单源、单次、人工观测向移动、多源、连续和自主方式演进,已形成较完备的软硬件与应用体系,涵盖平台、传感器、数据融合、识别解译、定量反演、变化检测及行业应用等关键环节.在森林环境中,近景感知通过获取样地、单木乃至枝干、叶片等多尺度结构、光谱及动态信息,实现从宏观林分到微观特征的多级定量表达,支撑森林参数精准反演、生长动态监测及生态过程机理研究,并广泛应用于森林资源监测、碳汇计量、健康评估、生物多样性评价和智慧经营等领域.当前,近景森林感知正处于快速发展阶段,面临观测信息时空完整度不足、多源数据协同能力有限、数据与评价标准不统一、跨区域泛化能力不足及多尺度误差传播等问题.围绕平台与传感器、数据处理、应用场景3个层面,梳理近景森林感知发展脉络,总结研究进展与现状,分析面临的关键挑战.进一步,近景森林感知研究应加强对观测完整性、实施方案标准化、跨平台跨区域迁移能力的关注,推动开发物理生态约束融合解决方案,并结合自主感知、边缘计算和数字孪生,推动观测体系向全面、规范、可信和机理驱动方向发展,构建一体化协同观测与人工智能深度融合的新型森林监测体系.
近景感知林业遥感多源观测数据融合参数反演信息提取
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城市轨道交通高架桥梁传统以人工巡检为主,存在实时性不足的短板.针对轨道交通下承式系杆拱桥的运维监测需求,以上海某轨交下承式系杆拱桥为工程实例,搭建了一套完整桥梁结构健康监测系统,以拱肋应变、倾角、梁体静/动挠度、吊杆索力、支座位移等为关键指标,开展了在线监测与分级预警.通过专项监测平台实现了结构状态连续观测、数据存储与综合评估.工程应用表明该系统可及时识别桥梁异常,积累长期结构演化数据,支撑病害统计分析,为轨道交通桥梁管养策略的制定与优化提供技术依据.
轨道交通桥梁拱桥健康监测系统预警
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以某大跨上承式钢筋混凝土箱形拱桥为工程背景,基于静载试验测定在最不利荷载下拱脚与拱顶等关键截面的应力与变形,通过动载试验测定桥梁的动力特性,最后对比分析实测值与计算值.结果表明:静载试验中各测点挠度校验系数为 0.26～0.77,应力校验系数为 0.21～0.98,均小于 1,且卸载后各工况相对残余挠度与应力均小于规范限值20%,结果表明结构刚度、强度达到了规范要求,结构处于弹性工作状态,但该桥部分测点应力校验系数及相对残余应力趋近规范限值,建议对其进行定期检查和观测;动载试验中结构基频实测值高于理论值,表明结构整体刚度良好,跳车试验中实测冲击系数均高于理论值0.078,建议重点注意对桥面系伸缩缝或桥头搭板处的维修.
箱形拱桥承载能力加载试验应力与变形
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基础设施建设正从规模扩张转向增量建设与存量养护并重,桥梁、隧道、大坝等大型结构的服役安全评估亟需连续、精密的形变观测手段.视觉测量通过相机连续获取序列影像并解算结构位移,具有非接触、多点同步、成本低等优势,但其实验室精度与外场长期精度之间存在差距,制约了该技术的常态化应用.本文综述了基础设施形变视觉监测的技术进展与工程应用,分析了复杂观测条件对测量结果的影响及其应对措施,指出了长期监测中环境适应性与基准稳定性方面的关键问题,并结合智能化与多源协同的发展,对该技术的研究方向和工程应用前景进行了展望.
视觉测量形变监测基础设施非接触测量多源协同时空智能
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当前,低空无人机已逐步摆脱公路巡检辅助工具的定位,深度融入公路日常管养体系.针对桥梁下部结构、高边坡、隔离栅、桥下空间等人工巡检难以抵达、观测不清、无法高频覆盖的盲区点位,无人机正越来越多地承担前置巡查工作.随着低空飞行作业从试验示范迈向常态化应用,一系列新问题随之显现:无人机识别的异常隐患是否真实可信,无告警状态能否等同于零风险,巡检告警事件如何明确复核主体、完成派单处置与闭环销号.现阶段的公路低空巡检发展重心,已从"能否飞得起来"的技术验证阶段,转向"看得可信、用得起来、结果可控"的业务落地阶段.能否打通这一链条,决定低空巡检能否真正转化为公路管养领域的新质生产力.
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草原样地是生态监测与功能评估的核心载体,其精准定位与长期复位直接影响时序数据的科学性和可比性.传统方法依赖人工布设与普通 GNSS 手持机,存在定位误差大、边界刻画模糊、查找效率低等瓶颈,难以满足高精度监测需求.实时动态差分定位(Real-Time Kinematic,RTK)技术凭借厘米级三维定位能力,为永久样地复位、异质群落边界测绘及地形信息采集提供了系统性解决方案.研究表明,RTK 能够有效支持样地角桩与关键物种的精确定位,确保长期观测数据的连续性与一致性;通过沿群落边界连续采点,可精确勾勒不规则植被斑块,提升生产力估算精度;结合高密度高程点采集,可构建高精度数字高程模型,量化地形因子对植被格局的影响.此外,RTK 作为地面调查与无人机遥感协同的桥梁,通过布设像控点与验证样方,显著提升遥感反演模型的地面验证精度.当前应用中仍面临信号遮挡、设备耐用性不足、操作规范缺失及数据管理分散等制约因素.未来需优化环境适配策略,强化人员技能培训,完善数据共享机制,推动 RTK 与物联网、人工智能等技术深度融合,为智慧草原建设与退化生态系统精准治理提供坚实的数据支撑.
RTK技术草原样地监测群落结构无人机遥感数字草场
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SiC 复合包壳因其高比强度、耐中子辐照和抗高温氧化等特性,有望替代传统锆合金包壳的颠覆性核燃料包壳技术.然而,SiC 复合包壳结构复杂,在服役条件下的力学失效行为尚不明确,制约了技术迭代与应用.为深入揭示 SiC 复合包壳损伤机理、预测极端环境下应力开裂风险并推进其工程应用,需开展系统性的多尺度力学损伤研究.本文围绕核用 SiC 复合包壳的多尺度力学损伤研究方法进行评述,涵盖宏观及微纳力学试验,基于数字图像相关、X 射线计算机断层扫描和声发射等技术的原位监测与原位电镜表征,以及多尺度数值仿真等方面.目前该领域已取得重要进展:宏观力学测试可有效表征 SiC 复合包壳的整体力学性能,多种原位监测技术实现了包壳从表面到内部、从静态到动态的多维损伤演化观测,微纳力学测试为获取纤维、基体及界面等微区组元的力学参数提供了支撑,多尺度数值仿真则构建了从微观机制到宏观响应的有效关联与预测桥梁.最后,本文对该领域未来发展趋势与挑战进行了展望.
核用SiC复合包壳多尺度力学测试原位表征多尺度数值仿真综述
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针对山区高墩大跨连续刚构桥悬臂浇筑施工线形控制难度大、偏差易累积的问题,结合山区峡谷风场复杂、温差显著、施工条件受限等工程特点,系统分析环境、施工及结构3类核心线形影响因素.构建墩身垂直度与主梁高程一体化监测方案,采用4阶段标准化高程观测流程,建立数据闭环动态调整机制,针对性管控挂篮变形、温度效应、预应力偏差等不利因素.工程实践表明,该监控体系适配山区恶劣施工条件,可有效抑制线形偏差累积,精准控制成桥线形与结构状态,控制效果稳定,可为同类桥梁悬臂施工线形监控提供技术参考.
山区桥梁高墩大跨悬臂施工线形控制
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位置敏感探测(PSD)技术是连接微观粒子动力学与宏观实验观测的重要桥梁,在表面科学、空间科学、粒子物理以及质谱、能谱分析等领域发挥重要作用.延迟线探测器(DLD)利用信号在传输线上的固定传播时延实现时间编码,将粒子空间坐标转换为可精密测量的时间差,从而兼具微米级空间分辨率与皮秒级时间分辨率,并通过差分读出方式有效抑制环境电磁噪声,成为上述领域的重要探测器件.本文系统综述了DLD的物理原理、工作机制、分类体系、研究进展及性能限制因素:首先阐述了信号在延迟线上的传播、时间差与时间总和的位置解算以及飞行时间测量等核心环节;随后按照几何拓扑构型、架构与制造工艺、读出耦合方式对DLD进行系统分类,对比分析了绕线式与蚀刻式平面阳极、感应式与直接收集型结构的特点和适用场景;继而梳理了国内外团队在原子探针断层扫描(APT)、角分辨光电子能谱(ARPES)及X射线光电子能谱(XPS)等领域的研究进展,并汇总了主要商业供应商的技术特征.分析表明,多击事件解耦、探测效率、长延迟线信号衰减以及结构疲劳,仍是制约高计数率和大视场应用的关键瓶颈;通过增加冗余信号通道、采用全波形数字化与深度学习重建算法,可有效提升多击事件的解耦能力和有效计数率.展望未来,多轴冗余拓扑、纳米压印平面化阳极、低温共烧陶瓷与系统级封装等技术的融合,有望进一步提升DLD的计数率、阻抗均匀性、热机械稳定性与长期运行可靠性,推动探测器向更高性能、更大探测面积和更长寿命方向发展,为超快动力学研究、材料三维原子级表征及大科学装置建设提供有力支撑.
延迟线探测器位置敏感探测三维原子探针时间编码时间分辨率多击事件全波形数字化飞行时间测量
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为揭示桩侧后压浆技术在黄土地区的增强机制及长径比效应,以西北兰州地区黄土为桩周土体,设计并开展直径为6 cm、桩长分别为40、60、80、100 cm的4组室内单桩物理模型对比试验,系统对比分析未压浆组与桩侧压浆组的荷载-沉降曲线、桩身轴力分布及侧摩阻力分布特征,并结合开挖观测揭示浆液在黄土中的扩散机制.在此基础上,建立三维有限元数值模型,对试验结果进行验证.研究结果表明:桩侧压浆能够显著提高不同长径比模型桩的极限承载力,承载力绝对提升量随桩长增加而逐渐增大;压浆处理使桩侧摩阻力峰值大幅提升,峰值发挥区段向桩身中下部扩展,荷载传递路径得到优化;压浆桩破坏模式由"突变型"转变为"渐进型",变形延性显著改善;浆液在湿陷性黄土中经历"挤密-劈裂"双重扩散过程,在桩身外围形成"桩-浆土结石体-挤密黄土"多相复合承载界面,是侧摩阻力大幅提升的根本原因;所建立的三维数值模型在荷载-沉降、桩身轴力及侧摩阻力3个层面与实测结果吻合良好,主要测点偏差均控制在15％以内,验证了模型的可靠性.
桥梁工程桩基础模型试验数值模拟黄土地区桩侧后压浆
