内容简介
本书系统地阐述了基于分布式光纤声波传感（DAS）的城市地下灾情监测技术体系。第1章为引言；第2章至第3章重点介绍了高空间分辨率与百公里级传感距离并存的技术难题，提出了相干探测与噪声抑制方法，提升了信号质量与系统可靠性；第4章至第5章构建了数据处理与动态成像技术体系，通过频散提取与多尺度反演方法实现了对地下结构的三维精确成像；第6章至第7章介绍了集成智能插值与WebGL渲染的动态可视化系统，支持监测数据的三维/四维交互展示，形成了从采集到解析的完整技术链条。第8章为结论与展望。
本书旨在为从事城市地下空间安全监测、分布式光纤传感技术研究的专业人员，包括高校研究生、科研人员及工程技术人员，提供系统的理论参考与实践指南。
目录介绍
目录
第1章引言
1.1城市地下空间开发的挑战与安全监测需求
1.2从传统物探到光纤传感
1.3从静态三维到动态四维
1.4本书框架与核心内容导读
本章参考文献
第2章分布式光纤声波传感技术的基本理论
2.1光纤背向瑞利散射的模型与统计特性
2.1.1光纤中的瑞利散射
2.1.2光纤背向瑞利散射模型
2.1.3背向瑞利散射光的统计特性
2.2分布式光纤声波传感的基本原理
2.2.1基于强度解调的φOTDR
2.2.2基于相位解调的φOTDR
2.2.3基于瑞利干涉图样解调的COTDR
2.2.4基于啁啾脉冲延时解调的CPφOTDR
2.3相位敏感型光时域反射技术的数值仿真
2.3.1离散化数值模型
2.3.2仿真结果
本章参考文献
第3章分布式光纤声波传感关键技术的研究
3.1光纤中非线性效应的定量分析
3.1.1光纤中非线性效应
3.1.2光纤中非线性效应的数值仿真
3.1.3光纤中非线性效应的实验研究
3.2基于频谱提取和相移变换的相干衰落抑制技术
3.2.1基本原理
3.2.2实验设计
3.2.3实验结果分析
3.3基于啁啾脉冲压缩分布式光纤声波传感系统的研制
3.3.1基于啁啾脉冲压缩相位解调的φOTDR技术
3.3.2系统设计方案
本章参考文献
第4章DAS数据采集与预处理
4.1观测系统设计：光纤布设方案与空间采样策略
4.2主动源与被动源数据采集技术
4.3数据预处理流程
本章参考文献
第5章从数据到图像：频散曲线提取与反演
5.1背景噪声互相关计算与时频分析
5.1.1模式均分理论
5.1.2时间反转理论
5.1.3稳相近似理论
5.1.4相关型互易定理
5.1.5背景噪声互相关提取格林函数的数学推导
5.2互相关函数的提取
5.3高精度频散曲线提取
5.4近地表速度结构反演
本章参考文献
第6章三维速度场数据插值算法
6.1三维速度场插值国内外研究现状
6.1.1基于传统空间插值的速度场建模方法
6.1.2基于深度学习的速度场插值方法
6.1.3现有方法的局限性与研究缺口
6.2OTG模型
6.2.1OTG模型整体架构
6.2.2传统插值法特征生成
6.2.3模型核心模块设计
6.2.4实验设计
6.2.5实验结果与分析
6.2.6消融实验
6.3OKTPSGCN模型在成像系统中的应用
6.3.1应用方法
6.3.2可视化效果
本章参考文献
第7章地下空间三维/四维可视化系统开发
7.1可视化技术栈选型与构建
7.1.1底层图形APIWebGL
7.1.2科学计算可视化库VTK.js
7.1.3主流三维渲染引擎选型
7.2海量点云与网格数据处理与渲染优化
7.2.1数据预处理与组织：八叉树与空间索引
7.2.2多层次细节（LOD）技术
7.2.3可见性裁剪
7.2.4数据分块与流式加载
7.3动态可视化实现
7.3.1四维（4D）时序数据可视化
7.3.2动态断面切割与分析
7.4交互式功能设计
7.4.1数据探针与属性查询
7.4.2沉浸式虚拟漫游
7.4.3交互式量测与标记
本章参考文献
第8章结论与展望
8.1本书研究成果总结
8.2当前技术局限性与挑战
8.3未来发展方向
本章参考文献