一种路桥整体健康监测方法技术

本发明专利技术公开了一种路桥整体健康监测方法，属于路桥结构监测领域。本发明专利技术的路桥整体健康监测方法，包括以下步骤：S101：在铁路桥附近布设角反射器；S102：在角反射器上集成地理位置接收机；S103：利用星载SAR获取铁路桥的沉降数据；S201：在铁路桥附近布设地基SAR，利用地基SAR获取铁路桥的实时变形量数据；S301：将星载SAR和地基SAR获取的数据进行融合，形成监测分析报告。本发明专利技术的目的在于解决现有技术中缺少对采集的数据信息进行有效利用的路桥整体健康监测分析方法的不足，提供了一种路桥整体健康监测方法，给出了相应的路桥整体健康监测分析方法。

【技术实现步骤摘要】
一种路桥整体健康监测方法
本专利技术涉及路桥结构监测领域，更具体地说，涉及一种路桥整体健康监测方法，尤其适用于铁路桥的整体健康监测。
技术介绍
近年来，随着我国国民经济的持续高速发展，我国已经开展了多条高速铁路(客运专线)的建设。高速铁路的出现，对传统铁路的设计、施工、监测、维护都提出了新的要求和挑战。为保证高速铁路的正常运行，高速铁路对于铁路沉降及轨道变形的监测要求很高。因此，做好高速铁路的健康运行监测尤为重要。目前，我国的铁路桥监测工具主要为精密水准仪，通过精密水准仪对监测区域的控制点(如布设的角反射器)进行精密监测。该方法技术简单，操作方便，监测精度高，但也存在以下明显的不足：(1)需要大量的人力、物力；(2)设备测量容易受到恶劣天气的影响；(3)对于特殊模式(如封闭立交模式)的高铁，只有高铁停运才能进行测量，工作效率较低；(4)很难进行长期大面积高铁监测。另外，精密三角高程测量也是一种高铁沉降监测方法。该测量方法具有灵活性高、观测简单以及受地形因素影响较小的特点，是高程测量中比较常用的一种测量方法。但是，该监测方法受到大气折光和地球曲率影响，必须进行改正才能达到较高的精度；同时，很难进行长期、大面积的高铁健康状态监测。现有技术中关于采用合成孔径雷达差分干涉测量与精密水准测量联合的高速铁路结构体监测技术已有相关专利公开，例如专利公开号：CN103306173A，公开日：2013年09月18日，专利技术创造名称为：一种高速铁路结构体沉降监测新方法，该申请案公开了一种高速铁路结构体沉降监测新方法，其将精密水准测量与PSI测量技术结合，对研究区域内的高铁结构体沉降进行长短周期的定期监测，再通过后续数据处理得到高铁结构体每一短周期内的沉降监测结果。步骤包括：布设人工角反射器，对人工角反射器进行水准监测，对高铁结构体进行水准监测，采用PSI提取高铁结构体沉降信息，对高铁结构体上PSI沉降监测结果进行整体优化，利用高铁结构体精密水准监测成果对PSI结果进行局部改正，生成高铁结构体沉降监测分析报告。该申请案结合精密水准和PSI技术特点，通过在地面布设少量的人工角反射器，尽量减少高铁结构体沉降监测人工上线作业的频次，降低目前采用精密水准方法对高铁结构体沉降监测的作业风险，降低成本并提高监测效率。但是，该申请案的不足之处在于：该申请案中缺少高铁结构体沉降监测结果的具体分析方法，使得无法对采集的高铁结构体沉降信息进行有效利用。综上所述，现有技术中缺少对采集的数据信息进行有效利用的路桥整体健康监测分析方法，针对该问题，提出相应的解决措施，是现有技术中亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题本专利技术的目的在于解决现有技术中缺少对采集的数据信息进行有效利用的路桥整体健康监测分析方法的不足，提供了一种路桥整体健康监测方法，给出了相应的路桥整体健康监测分析方法。2.技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术的路桥整体健康监测方法，包括以下步骤：S101：在铁路桥附近布设角反射器；S102：在角反射器上集成地理位置接收机；S103：利用星载SAR获取铁路桥的沉降数据；S201：在铁路桥附近布设地基SAR，利用地基SAR获取铁路桥的实时变形量数据；S301：将星载SAR和地基SAR获取的数据进行融合，形成监测分析报告。作为本专利技术更进一步的改进，所述角反射器布设在铁路桥的两侧，角反射器对准星载SAR的波束方向。作为本专利技术更进一步的改进，步骤S103中，首先获取铁路桥区域的SAR图像，然后利用角反射器对获取的SAR图像进行干涉处理，利用地理位置接收机获取的角反射器三维坐标进行SAR图像的相位解缠绕，最终获取星载SAR图像中铁路桥区域的沉降数据。作为本专利技术更进一步的改进，步骤S301包括以下分步骤：F101：利用角反射器作为铁路桥的定标点，角反射器依次标号为1,2,...,m；通过星载SAR获取布设的对应角反射器的沉降数据，记为{SE1,SE2,...,SEm}；通过地基SAR获取列车通过对应角反射器时铁路桥的实时变形量数据，记为{DE1,DE2,…,DEm}；F102：按照以下公式计算星载SAR获取的m个角反射器沉降数据的平均值及标准差：F103：按照以下公式计算地基SAR获取的m个角反射器实时变形量数据的平均值及标准差：F104：将步骤F101中获取的沉降数据平均值按照时间顺序代入公式E进行沉降量预测模型的拟合，得到参数SIN与a的数值：S(t)＝SIN(1-e-at)公式E公式E中，t表示时间参数；S(t)表示某一时间的沉降量预测数值；利用公式E计算未来某一时间的沉降量预测数值并将其与真实值之间进行比较，当比较后的差值≤2mm时，再继续进行后续步骤；F1041：条件A：计算沉降平均速率：{[S(t2)-S(t1)]/(t2-t1)}，当沉降平均速率≥Swarn时，直接进入步骤F106；其中，阈值Swarn＝5mm/月；(t2-t1)≥3个月；条件B：通过公式B计算星载SAR获取的m个角反射器沉降数据的标准差SE，当SE≥Saver时，直接进入步骤F106；其中，阈值Saver＝10mm；当条件A和条件B均不满足时，直接进入步骤F105；F105：条件C：通过公式C计算地基SAR获取的m个角反射器实时变形量数据的平均值当时，直接进入步骤F106；其中，阈值Dwarn＝6mm；条件D：计算地基SAR获取的m个角反射器实时变形量数据的标准差DE，当DE≥Daver时，直接进入步骤F106；其中，阈值Daver＝3mm；当条件C和条件D均不满足时，返回步骤F105；F106：按照以下公式计算m个角反射器沉降数据与实时变形量数据之间的协方差矩阵：当cov(SE,DE)≥0.8时，说明列车通行时引起的变形主要是由沉降造成的桥梁结构变化，此时需要对铁路桥周边地质环境进行勘探；当cov(SE,DE)≤0.3时，说明列车通行时引起的变形主要与桥梁结构本身有关，此时需要对铁路桥本身结构进行勘探。作为本专利技术更进一步的改进，所述地理位置接收机为GPS接收机或北斗接收机。作为本专利技术更进一步的改进，所述铁路桥替换为公路桥。3.有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：(1)本专利技术将星载SAR测量与地基SAR测量相结合，利用角反射器获取铁路桥长时间的沉降信息，利用地基SAR获取铁路桥短时间小范围内的实时变形信息，通过对星载SAR和地基SAR测量结果的数据融合，综合分析并获取了铁路桥健康监测结果。(2)针对现有技术中缺少对采集的数据信息进行有效利用的路桥整体健康监测分析方法，本专利技术中将星载SAR采集的数据和地基SAR采集的数据进行了充分融合，具体在计算m个角反射器沉降数据与实时变形量数据之间的协方差矩阵之前，分别设定四个条件，当满足条件A时，说明铁路桥出现沉降速度相对较快的潜在特征；当满足条件B时，说明铁路桥出现各个监测点沉降差异较大的潜在特征；当满足条件C时，说明铁路桥出现变形相对较大的潜在特征；当满足条件D时，说明铁路桥出现各个监测点变形差异较大的潜在特征；当认定铁路桥出现以上任意一个潜在特征时，再计算m个角反射器沉降数据与实时变形量数据之间的协方差矩阵，并给出：当cov(SE,DE)≥0.8时，说本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种路桥整体健康监测方法，其特征在于包括以下步骤：S101：在铁路桥附近布设角反射器；S102：在角反射器上集成地理位置接收机；S103：利用星载SAR获取铁路桥的沉降数据；S201：在铁路桥附近布设地基SAR，利用地基SAR获取铁路桥的实时变形量数据；S301：将星载SAR和地基SAR获取的数据进行融合，形成监测分析报告。

【技术特征摘要】
1.一种路桥整体健康监测方法，其特征在于包括以下步骤：S101：在铁路桥附近布设角反射器；S102：在角反射器上集成地理位置接收机；S103：利用星载SAR获取铁路桥的沉降数据；S201：在铁路桥附近布设地基SAR，利用地基SAR获取铁路桥的实时变形量数据；S301：将星载SAR和地基SAR获取的数据进行融合，形成监测分析报告。2.根据权利要求1所述的路桥整体健康监测方法，其特征在于：所述角反射器布设在铁路桥的两侧，角反射器对准星载SAR的波束方向。3.根据权利要求1或2所述的路桥整体健康监测方法，其特征在于：步骤S103中，首先获取铁路桥区域的SAR图像，然后利用角反射器对获取的SAR图像进行干涉处理，利用地理位置接收机获取的角反射器三维坐标进行SAR图像的相位解缠绕，最终获取星载SAR图像中铁路桥区域的沉降数据。4.根据权利要求2或3所述的路桥整体健康监测方法，其特征在于步骤S301包括以下分步骤：F101：利用角反射器作为铁路桥的定标点，角反射器依次标号为1,2,...,m；通过星载SAR获取布设的对应角反射器的沉降数据，记为{SE1,SE2,...,SEm}；通过地基SAR获取列车通过对应角反射器时铁路桥的实时变形量数据，记为{DE1,DE2,…,DEm}；F102：按照以下公式计算星载SAR获取的m个角反射器沉降数据的平均值及标准差：F103：按照以下公式计算地基SAR获取的m个角反射器实时变形量数据的平均值及标准差：F104：将步骤F101中获取的沉降数据平均值按照时间顺序代入公式E进行沉降量预测模型的拟合，得到参数SIN与a的数值：S(t)＝SIN(1-e-at)公式E公式E中，t表示时间参数；S(t)表示某一时间的沉降量预测数值；利用公式E计算未来某一时间的沉降量预测数值并将其与真实值之间进行比较，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昊宇，王佑实，周勉，张满意，刘涛，周克勤，李晨刚，刘燕京，
申请(专利权)人：安徽威德萨科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34