基于Terra SAR-X高分辨率聚束模式数据电网铁塔倾斜的监测方法技术

本申请提供了基于Terra SAR‑X高分辨率聚束模式数据电网铁塔倾斜的监测方法，所述方法包括：获取电网铁塔的主影像强度图；按照分割阈值，在所述主影像强度图上分割出铁塔部分；计算所述电网铁塔的后向散射系数和；根据所述后向散射系数和，提取所述主影像强度图中铁塔的主干部分；精提取所述铁塔的主干部分，并在所述主影像强度图上输出铁塔主干像素点坐标；转化坐标至地心系坐标；根据所述地心系坐标，计算所述铁塔主干像素点的最终坐标；根据所述最终坐标，计算铁塔偏移方向和偏移角度。能够有效解决现有SAR检测方法无法准确判断铁塔倾斜方向的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于TerraSAR-X高分辨率聚束模式数据电网铁塔倾斜的监测方法
本申请涉及电网铁塔安全监测
，尤其涉及基于TerraSAR-X高分辨率聚束模式数据电网铁塔倾斜的监测方法。
技术介绍
高压输电铁塔是输电线路的重要组成部分，其运行状态决定着电力系统运行的稳定和安全，对其形变的准确检测是保证输电线路安全的关键，因此，对高压输电铁塔形变提取技术的研究意义重大。由于受风雪天气影响，一些搭建在偏远地区的铁塔容易发生倾斜甚至倒塌的问题，而通过人工方法我们很难及时发现这些问题，由此造成巨大的经济损失。通常，高压输电铁塔一般建立在人迹罕至和环境复杂的山区中，传统的人工巡检和直升机巡检不仅成本高而且耗时长，同时容易受天气条件和地形的影响，在地震、雪灾和强降雨等大范围灾害环境下难以持续工作。合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar，SAR)的发展，为解决这个问题提供了新的技术，SAR是一种主动式微博传感器，通过发射和接收特定的电磁波获取目标的散射信息。SAR能够不受云雾、雨雪和黑夜等条件的限制，能够对目标进行全天候和全天时的监测，并且在大范围的自然灾害条件下具有明显的优越性。随着SAR技术的不断发展，SAR遥感的应用不断深入和扩展，不仅可用于道路、桥梁、建筑物和车辆等目标的识别和分类，还可以用于森林植被和冰雪监测、地形测量、城市整体监测和灾害预警等，在民用和国防建设等领域有这巨大的应用潜力。近年来，大量SAR数据的采集导致了DInSAR(合成孔径雷达差分干涉技术)的发展，例如永久散射体InSAR，小基线DInSAR等方法都能够用来测量物体在规定时间段内发生的形变和微位移大小。特别的，目前已经有一种改进的DInSAR方法能够计算出铁塔在规定时间内的倾斜位移，然而仅计算出铁塔的倾斜位移，仍旧无法判断出不同时间段内铁塔随风力采用何种偏摆方式，在当前时间段内，铁塔处于何种倒塌或直立状态。
技术实现思路
本申请提供了基于TerraSAR-X高分辨率聚束模式数据电网铁塔倾斜的监测方法，以解决现有SAR检测方法无法准确判断铁塔倾斜方向的问题。本申请提供了基于TerraSAR-X高分辨率聚束模式数据电网铁塔倾斜的监测方法，所述监测方法包括：获取电网铁塔的主影像强度图；按照分割阈值，在所述主影像强度图上分割出铁塔部分；计算所述电网铁塔的后向散射系数和；根据所述后向散射系数和，提取所述主影像强度图中铁塔的主干部分；精提取所述铁塔的主干部分，并在所述主影像强度图上输出铁塔主干像素点坐标；转化坐标至地心系坐标；根据所述地心系坐标，计算所述铁塔主干像素点的最终坐标；根据所述最终坐标，计算铁塔偏移方向和偏移角度。可选地，所述获取电网铁塔的主影像强度图的具体步骤包括：随机选取两张电网铁塔在不同时相的二维SAR图像；通过干涉两张所述二维SAR图像，获得主影像强度图。可选地，所述按照分割阈值，在所述主影像强度图上分割出铁塔部分的具体步骤包括：按照所述分割阈值，划分所述主影像强度图；将所述主影像强度图的强度大于所述分割阈值的部分确定为铁塔部分，将所述主影像强度图的强度小于或者等于所述分割阈值的部分确定为背景部分。可选地，按照下述步骤确定分割阈值：求取所述主影像强度图各点的强度平均值；标记主影像强度图中强度小于所述平均值的点为噪声点；剔除全部所述噪声点，获得计算点；求取全部所述计算点的强度平均值，并确定为分割阈值。可选地，所述计算所述电网铁塔的后向散射系数和的具体步骤为：获取所述电网铁塔的结构参数，所述结构参数至少包括：金属构成；根据所述结构参数，确定所述铁塔部分各不同金属部分的后向散射系数；计算全部金属的后向散射系数的和值。可选地，所述精提取所述铁塔的主干部分，并在所述主影像强度图上输出铁塔主干像素点坐标的具体步骤包括：标记所述主干部分的像素点为第一颜色，并在所述主影像强度图上输出标记点坐标；根据预设模板，遍历所述标记点坐标；确定与所述预设模板匹配度符合预设匹配阈值的点为精提取点；标记所述精提取点为第二颜色，并在所述主影像强度图上输出所述精提取点坐标。可选地，所述转化坐标至地心系坐标的步骤还包括：根据所需卫星在地心坐标系的12个位置矢量和速度矢量，拟合卫星轨道方程；建立斜距影像坐标和地心系坐标之间的函数关系；根据所述函数关系，转化坐标至地心系坐标。可选地，所述根据所需卫星在地心坐标系的12个位置矢量和速度矢量，拟合卫星轨道方程的具体步骤为：根据下述公式拟合卫星轨道方程：其中，Xsf、Ysf、XZf为卫星位置矢量，VXsf、VYsf、VZsf为卫星速度矢量，i为像素点在图像上的行数，PRF为脉冲重复频率，t为时间间隔，a0、a1、a2、a3、b0、b1、b2、b3、c0、c1、c2、c3为需要求解的一组固定未知参数。可选地，所述建立斜距影像坐标和地心系坐标之间的函数关系的具体步骤为：根据下式确定距离方程：F1＝(Xsf-Xgf)2+(Ysf-Ygf)2+(Zsf-Zgf)2-R2其中，Xgf、Ygf、Zgf为地面点在地心坐标系下的位置矢量，R为斜距；根据下式确定多普勒方程：其中Xsf、Ysf、XZf为卫星位置矢量，VXsf、VYsf、VZsf为卫星速度矢量，λ为入射波波长，fDC为多普勒频率位移；根据下式确定地球椭球方程：其中，N为地球椭圆长半轴，N·(1-e2)为地球椭圆短半轴，h为地面点高程。可选地，所述根据所述地心系坐标，计算所述铁塔主干像素点的最终坐标的具体步骤为：根据所述距离方程、所述多普勒方程和所述地球椭球方程，计算所述铁塔主干像素点在地心坐标系中的位置，获得下式：Δx＝B-1·F(Xk)其中，Δx为改正量，B为F(Xk)对Xgf、Ygf、Zgf求导所得值，根据下式可得B值：计算所述改正量的绝对值；如果所述改正量的绝对值大于或者等于预设改正量阈值，则重新进行改正计算，直至所述改正量的绝对值小于所预设改正量阈值；确定所述改正量的绝对值小于所述预设改正量阈值时所对应的Xk值为所述铁塔主干像素点的最终坐标。由以上技术可知，本申请提供了基于TerraSAR-X高分辨率聚束模式数据电网铁塔倾斜的监测方法，所述监测方法包括：获取电网铁塔的主影像强度图；按照分割阈值，在所述主影像强度图上分割出铁塔部分；计算所述电网铁塔的后向散射系数和；根据所述后向散射系数和，提取所述主影像强度图中铁塔的主干部分；精提取所述铁塔的主干部分，并在所述主影像强度图上输出铁塔主干像素点坐标；转化坐标至地心系坐标；根据所述地心系坐标，计算所述铁塔主干像素点的最终坐标；根据所述最终坐标，计算铁塔偏移方向和偏移角度。使用时，通过拍摄获取电网铁塔的主影像强度图，并且在主影像强度图上分割出铁塔部分，从而排除背景部分对后续计算的影响。为了提高计算的精确度，需要对铁塔部分依次进行主干部分坐标的提取和精提取，获得最终坐标，并且根据最终坐标计算出铁塔的偏移方向和偏移角度，实现对电网铁塔形变的准确计算。附图说明为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例提供的基于TerraSAR-X高分辨率聚束模式数据电网铁塔倾本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于Terra SAR‑X高分辨率聚束模式数据电网铁塔倾斜的监测方法，其特征在于，所述方法包括：获取电网铁塔的主影像强度图；按照分割阈值，在所述主影像强度图上分割出铁塔部分；计算所述电网铁塔的后向散射系数和；根据所述后向散射系数和，提取所述主影像强度图中铁塔的主干部分；精提取所述铁塔的主干部分，并在所述主影像强度图上输出铁塔主干像素点坐标；转化坐标至地心系坐标；根据所述地心系坐标，计算所述铁塔主干像素点的最终坐标；根据所述最终坐标，计算铁塔偏移方向和偏移角度。

【技术特征摘要】
1.基于TerraSAR-X高分辨率聚束模式数据电网铁塔倾斜的监测方法，其特征在于，所述方法包括：获取电网铁塔的主影像强度图；按照分割阈值，在所述主影像强度图上分割出铁塔部分；计算所述电网铁塔的后向散射系数和；根据所述后向散射系数和，提取所述主影像强度图中铁塔的主干部分；精提取所述铁塔的主干部分，并在所述主影像强度图上输出铁塔主干像素点坐标；转化坐标至地心系坐标；根据所述地心系坐标，计算所述铁塔主干像素点的最终坐标；根据所述最终坐标，计算铁塔偏移方向和偏移角度。2.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述获取电网铁塔的主影像强度图的具体步骤包括：随机选取两张电网铁塔在不同时相的二维SAR图像；通过干涉两张所述二维SAR图像，获得主影像强度图。3.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述按照分割阈值，在所述主影像强度图上分割出铁塔部分的具体步骤包括：按照所述分割阈值，划分所述主影像强度图；将所述主影像强度图的强度大于所述分割阈值的部分确定为铁塔部分，将所述主影像强度图的强度小于或者等于所述分割阈值的部分确定为背景部分。4.根据权利要求3所述的监测方法，其特征在于，按照下述步骤确定分割阈值：求取所述主影像强度图各点的强度平均值；标记主影像强度图中强度小于所述平均值的点为噪声点；剔除全部所述噪声点，获得计算点；求取全部所述计算点的强度平均值，并确定为分割阈值。5.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述计算所述电网铁塔的后向散射系数和的具体步骤为：获取所述电网铁塔的结构参数，所述结构参数至少包括：金属构成；根据所述结构参数，确定所述铁塔部分各不同金属部分的后向散射系数；计算全部金属的后向散射系数的和值。6.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述精提取所述铁塔的主干部分，并在所述主影像强度图上输出铁塔主干像素点坐标的具体步骤包括：标记所述主干部分的像素点为第一颜色，并在所述主影像强度图上输出标记点坐标；根据预设模板，遍历所述标记点坐标；确定与所述预设模板匹配度符合预设匹配阈值的点为精提取点；标记所述精提取点为第二颜色，并在所述主影...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄然，聂鼎，赵现平，周仿荣，马仪，沈志，方明，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：云南,53