一种采空区特高压输电杆塔变形监测及风险评价方法技术

本发明专利技术提供了一种采空区特高压输电杆塔变形监测及风险评价方法，包括：采用长时序干涉雷达测量方法，基于采空区特高压输电杆塔合成孔径雷达影像数据，得到所述采空区地表形变速率场，并根据所述采空区地表形变速率场，对所述采空区输电通道沿线区域杆塔进行杆塔形变风险评价。本发明专利技术提供的技术方案采用长时序InSAR分析技术，根据特高压输电杆塔的雷达散射特性和网状杆塔结构的成像特点，利用高分辨率SAR影像监测特高压输电杆塔的形变特征，高精度的获取采空区及输电杆塔上的变形信息，实现杆塔变形风险评价与早期识别。

A method of deformation monitoring and risk assessment for UHV transmission tower in Goaf

【技术实现步骤摘要】
一种采空区特高压输电杆塔变形监测及风险评价方法
本专利技术涉及遥感技术和安全监测领域，具体涉及一种采空区特高压输电杆塔变形监测及风险评价方法。
技术介绍
特高压输电杆塔作为输电线路的重要组成部分，对其进行定期检修和在线状态监测，并以此提前评估和控制潜在的风险对确保输电线路正常运行起至关重要的作用。采空区容易导致地表发生剧烈且迅速的塌陷和变形，会严重威胁位于采空区地表的输电杆塔的安全。因此，做好采空区地表输电杆塔的变形监测是维护输电线路稳定运行的重要保障措施。目前对于特高压输电杆塔形主要的监测方式主要以GPS、近景摄影及大地测量为主，这些变形监测手段在开展监测工作前，需要在监测体上布置一定数量的监测点，然后才可以用相应的测绘仪器对监测目标进行变形监测，存在对点监测周期长、人工测量难度大、成本高的问题，无法开展大范围的特高压输电杆塔安全监测。此外，传统变形单一的人工巡检，不仅需要耗费大量的人力和物力，而且不易及时发现采空区杆塔变形问题，造成电线路正常运行存在着很大的安全隐患。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的不足，对特高压输电杆塔进行定期检修和在线状态监测，并以此提前评估和控制潜在的风险，本专利技术提供一种采空区特高压输电杆塔变形监测及风险评价方法。本专利技术基于InSAR(InterferometricSyntheticApertureRadar，合成孔径雷达干涉测量)技术进行采空区特高压输电杆塔变形监测。InSAR作为一种无需布置地面测站的监测方式，可以全天时，全天候从空间直接获取大范围，高精度的地形信息以及地表的微小形变信息。在人类不便于进行地面常规测量的山区，以及地面情况复杂及气候恶劣地区，可以进行高效地监测，具有成本低，效率高的优势。本专利技术提供的技术方案是：一种采空区特高压输电杆塔变形监测方法，包括：采用长时序干涉雷达测量方法，基于采空区特高压输电杆塔合成孔径雷达影像数据，得到所述采空区线性形变和非线性形变相位；基于所述非线性形变相位和线性形变，得到所述采空区地表形变速率场。优选的，所述基于采空区特高压输电杆塔合成孔径雷达影像数据，分析得到所述采空区线性形变和非线性形变相位，包括：对所述采空区特高压输电杆塔合成孔径雷达影像数据进行影像配准及差分干涉处理，得到差分干涉数据；基于所述差分干涉数据选取用于相位估计的PS点，并根据所述PS点进行相位估计和大气相位分离，得到所述采空区的线性形变和非线性形变相位；其中，所述PS为永久散射体。进一步的，对所述采空区特高压输电杆塔合成孔径雷达影像数据进行影像配准及差分干涉处理，得到差分干涉数据，包括：通过对所述合成孔径雷达影像数据的辐射定标，消除信号发射造成的噪声，并根据空间基线、多普勒质心差和时间基线，从所述采空区特高压输电杆塔雷达影像数据中选取主影像；将除所述主影像以外的其余影像重采样到主影像空间，完成各影像间同名像点的配准；对配准好的影像进行差分干涉处理，剔除与空间基线有关的地形相位及平地相位，得到差分干涉数据。进一步的，所述基于差分干涉数据选取用于相位估计的PS点，包括：采用振幅离差法或相干系数法，基于预先设定的阈值，从所述差分干涉数据中提取用于相位估计的PS点。进一步的，根据所述PS点进行相位估计和大气相位分离，得到所述采空区的线性形变和非线性形变相位，包括：基于所述PS点构建不规则三角网，并运用周期图和质量图，利用最小费用流法进行相位解缠，得到所述PS点的真实相位；基于所述PS点的真实相位，通过回归分析求解线性形变和高程误差，得到所述采空区的线性形变、地形误差和残余相位；基于所述残余相位，采用滤波的方法分离得到所述残余相位中的非线性形变相位、大气相位和噪声相位。优选的，所述基于所述非线性形变相位和线性形变，得到所述采空区地表形变速率场，包括：将所述非线性形变相位和线性形变相加，得到所述采空区地表形变速率场。一种采空区特高压输电杆塔变形监测系统，包括：数据采集模块、影像处理模块和分析监测模块；所述数据采集模块，用于获取采空区特高压输电杆塔雷达影像数据；所述影像处理模块，用于对所述采空区特高压输电杆塔雷达影像数据进行影像配准及差分干涉处理，得到差分干涉数据；所述分析监测模块，用于基于所述差分干涉数据得到所述采空区的线性形变和非线性形变相位，并根据所述非线性形变相位和线性形变得到所述采空区地表形变速率场。优选的，所述影像处理模块包括：影像配准单元和差分干涉单元；所述影像配准单元，用于根据采空区特高压输电杆塔雷达影像数据进行影像配准处理，并将配准好的影像传递给差分干涉单元；所述差分干涉单元，用于对配准好的影像进行差分干涉处理，剔除与空间基线有关的地形相位及平地相位，得到差分干涉数据。优选的，所述分析监测模块包括：PS点选取单元、相位分离单元和形变确认单元；所述PS点选取单元，用于基于差分干涉数据选取用于相位估计的PS点；所述相位分离单元，用于根据PS点进行相位估计和大气相位分离，得到所述采空区的线性形变和非线性形变相位；所述形变确认单元，用于将所述非线性形变相位和线性形变相加，得到所述采空区地表形变速率场。一种采空区杆塔变形风险评价方法，包括：根据如权利要求1至权利要求6所述的采空区特高压输电杆塔变形监测方法得到采空区地表形变速率场；基于所述采空区地表形变速率场，对所述采空区输电通道沿线区域杆塔进行杆塔形变风险评价，并将评价结果在预先建立的采空区杆塔变形风险评价地形图上显示。优选的，所述采空区杆塔变形风险评价地形图的建立包括：基于预先采集的所述采空区所在地理区域地质资料、气象资料和人类活动资料，采用统计学模型分析得到所述采空区杆塔变形风险评价地形图；所述采空区初始杆塔变形风险评价地形图以不同颜色区分标示所述采空区输电通道沿线区域杆塔的形变风险。优选的，所述基于所述采空区地表形变速率场，对所述采空区输电通道沿线区域杆塔进行杆塔形变风险评价，并将评价结果在预先建立的采空区杆塔变形风险评价地形图上显示，包括：基于所述采空区地表形变速率场，采用自然间断法分类得到所述采空区输电通道沿线区域杆塔的形变速率区间；基于所述形变速率区间，确定所述采空区输电通道沿线区域杆塔的变形风险性修正值；基于所述采空区输电通道沿线区域杆塔的变形风险性修正值，对所述预先建立的采空区杆塔变形风险评价地形图进行修正，得到修正后的杆塔变形风险评价地形图。进一步的，所述基于所述采空区输电通道沿线区域杆塔的变形风险性修正值，对所述预先建立的采空区杆塔变形风险评价地形图进行修正，包括：在所述采空区杆塔变形风险评价地形图上，根据所述变形风险性修正值，将所述采空区输电通道沿线区域杆塔的形变风险修改为与所述修正值对应的颜色。一种采空区杆塔变形风险评价系统，包括：变形监测模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采空区特高压输电杆塔变形监测方法，其特征在于，包括：/n采用长时序干涉雷达测量方法，基于采空区特高压输电杆塔合成孔径雷达影像数据，得到所述采空区线性形变和非线性形变相位；/n基于所述非线性形变相位和线性形变，得到所述采空区地表形变速率场。/n

【技术特征摘要】
1.一种采空区特高压输电杆塔变形监测方法，其特征在于，包括：
采用长时序干涉雷达测量方法，基于采空区特高压输电杆塔合成孔径雷达影像数据，得到所述采空区线性形变和非线性形变相位；
基于所述非线性形变相位和线性形变，得到所述采空区地表形变速率场。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于采空区特高压输电杆塔合成孔径雷达影像数据，分析得到所述采空区线性形变和非线性形变相位，包括：
对所述采空区特高压输电杆塔合成孔径雷达影像数据进行影像配准及差分干涉处理，得到差分干涉数据；
基于所述差分干涉数据选取用于相位估计的PS点，并根据所述PS点进行相位估计和大气相位分离，得到所述采空区的线性形变和非线性形变相位；
其中，所述PS为永久散射体。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述采空区特高压输电杆塔合成孔径雷达影像数据进行影像配准及差分干涉处理，得到差分干涉数据，包括：
通过对所述合成孔径雷达影像数据的辐射定标，消除信号发射造成的噪声，并根据空间基线、多普勒质心差和时间基线，从所述采空区特高压输电杆塔雷达影像数据中选取主影像；
将除所述主影像以外的其余影像重采样到主影像空间，完成各影像间同名像点的配准；
对配准好的影像进行差分干涉处理，剔除与空间基线有关的地形相位及平地相位，得到差分干涉数据。


4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于差分干涉数据选取用于相位估计的PS点，包括：
采用振幅离差法或相干系数法，基于预先设定的阈值，从所述差分干涉数据中提取用于相位估计的PS点。


5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述PS点进行相位估计和大气相位分离，得到所述采空区的线性形变和非线性形变相位，包括：
基于所述PS点构建不规则三角网，并运用周期图和质量图，利用最小费用流法进行相位解缠，得到所述PS点的真实相位；
基于所述PS点的真实相位，通过回归分析求解线性形变和高程误差，得到所述采空区的线性形变、地形误差和残余相位；
基于所述残余相位，采用滤波的方法分离得到所述残余相位中的非线性形变相位、大气相位和噪声相位。


6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述非线性形变相位和线性形变，得到所述采空区地表形变速率场，包括：
将所述非线性形变相位和线性形变相加，得到所述采空区地表形变速率场。


7.一种采空区特高压输电杆塔变形监测系统，其特征在于，包括：数据采集模块、影像处理模块和分析监测模块；
所述数据采集模块，用于获取采空区特高压输电杆塔雷达影像数据；
所述影像处理模块，用于对所述采空区特高压输电杆塔雷达影像数据进行影像配准及差分干涉处理，得到差分干涉数据；
所述分析监测模块，用于基于所述差分干涉数据得到所述采空区的线性形变和非线性形变相位，并根据所述非线性形变相位和线性形变得到所述采空区地表形变速率场。


8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述影像处理模块包括：影像配准单元和差分干涉单元；
所述影像配准单元，用于根据采空区特高压输电杆塔雷达影像数据进行影像配准处理，并将配准好的影像传递给差分干涉单元；
所述差分干涉单元，用于对配准好的影像进行差分干涉处理，剔除与空间基线有关的地形相位及平地相位，得...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧文浩，谢酬，夏玮，费香泽，赵斌滨，杨罡，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，中国科学院遥感与数字地球研究所，国家电网有限公司，德清知遥空间信息科技有限公司，国网山西省电力公司，
类型：发明
国别省市：北京;11