一种利用PSInSAR监测输电铁塔设备变形的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用PSInSAR监测输电铁塔设备变形的方法，包括如下步骤：利用覆盖监测区输电铁塔设备长时间序列的SAR影像进行配准干涉处理生成干涉纹图，获取该地区长时间序列的差分干涉图；提取分布合理的输电铁塔设备有效测量点，解算稳定点形变量作为参考形变量，逐步放宽相干系数和振幅离差阈值，增加稳定点邻域PS点数量，直至提取输电铁塔设备完整的测量点；假定输电铁塔设备无明显的结构变形，构建季节性形变模型，将第一步获取的长时间序列的差分干涉图的干涉相位导入季节性形变模型，求解PS点的季节性变形。本发明专利技术将InSAR监测结果与现有传统监测方法形成链接，更好的将InSAR技术在电网行业应用提供技术支持。将InSAR技术在电网行业应用提供技术支持。将InSAR技术在电网行业应用提供技术支持。

【技术实现步骤摘要】
一种利用PSInSAR监测输电铁塔设备变形的方法


[0001]本专利技术属于星载合成孔径雷达干涉测量
，更具体的说是涉及一种利用PSInSAR监测输电铁塔设备变形的方法。

技术介绍

[0002]星载合成孔径雷达干涉测量(Interferometry Synthetic Aperture Radar,InSAR)技术作为一种全天候、大面积、低成本获取地表高精度形变信息的一种监测手段，广泛应用于地形测量、地震监测、地表形变等领域。但常规InSAR技术受时空失相干和大气延迟相位影响等问题的制约，严重影响着其在形变监测中的精度和可靠性。永久散射体雷达干涉测量(Permanent Scatterer InSAR,PSInSAR)技术基于从一组时序SAR图像中选取大量幅度信息稳定、保持高相干性的点进行干涉测量技术，能较好地克服时空失相干和大气延迟等影响，实现精确可靠反演地表信息。
[0003]目前PSInSAR技术监测目标多为滑坡体，大型楼房建筑等能在影像明显区分的目标，而对于输电铁塔这类在影像中显示范围小的目标使用传统InSAR选点方法如相干系数阈值法、振幅离差指数DA阈值法和相位离差阈值法不能很好的对输电铁塔在PSInSAR技术中永久散射体进行选择，并存在着误选率高、合理性低等问题容易造成永久散射体点的错判或漏判。
[0004]此外在对于传统的PSInSAR处理中，将形变模型假设为以线性形变为主，然后在后续处理中再恢复出残余的非线性形变分量。事实上，对于输电铁塔研究目标结构形变在外部环境呈现较强的季节性变化时且在空间不相关的时候，形变解算结果会有较大误差。
[0005]因此，如何提供一种利用PSInSAR监测输电铁塔设备变形的方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种利用PSInSAR监测输电铁塔设备变形的方法，利用改进的PSInSAR技术计算输电铁塔设备的季节性变形监并给出了相应的论证，针对现有技术缺陷利用多阈值选点及季节性形变模型得到的输电铁塔形变量的方法，可以将InSAR监测结果与现有传统监测方法形成链接，以便更好的将InSAR技术在电网行业应用提供技术支持。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种利用PSInSAR监测输电铁塔设备变形的方法，包括如下步骤：
[0009]S1：利用覆盖监测区输电铁塔设备长时间序列的SAR影像进行配准干涉处理生成干涉纹图，基于获取的该区域外部DEM数据模拟地形相位，获取该地区长时间序列的差分干涉图；
[0010]S2：利用相干性、振幅离差及幅度阈值的三阈值优化算法，提取分布合理的输电铁塔设备有效测量点，利用三个较高阈值条件筛选出输电铁塔设备稳定点，解算稳定点形变
量作为参考形变量，然后，逐步放宽相干系数和振幅离差阈值，增加稳定点邻域PS点数量，不断迭代，直至提取输电铁塔设备完整的测量点，且无明显噪声点干扰；
[0011]S3：假定输电铁塔设备无明显的结构变形，主要变形为随温度变化的季节性形变，构建季节性形变模型，将第一步获取的长时间序列的差分干涉图的干涉相位导入季节性形变模型，求解PS点的季节性变形。
[0012]优选的，步骤S3之后还包括如下步骤：
[0013]S4：季节性形变模型求解过程中，建立SAR坐标系和地理坐标系之间关系，将模型计算的变形信息和目标高度信息一同编码到地理坐标系，还原输电铁塔设备的三维轮廓。
[0014]优选的，差分干涉图中干涉相位中的相位成分为：
[0015][0016]其中，为干涉相位，为形变相位外，为地形残余误差，为大气延迟误差，为热噪声误差。
[0017]优选的，利用相干性、振幅离差及幅度阈值的三阈值优化算法，筛选出分布合理，且点密度高的PS点，计算公式为：
[0018]振幅离差阈值计算公式为：
[0019][0020]其中，σ
A
表示幅度时间序列的标准差，m
A
表示幅度时间序列均值；
[0021]相干系数阈值计算公式如下：
[0022][0023]其中M(i,j)，S(i,j)分别为构成第h个干涉对的主从影像，*表示复数共轭，m，n分别表示SAR图像的行列数；
[0024]振幅阈值计算公式如下：
[0025][0026]k表示SAR影像的序号，m，n分别表示SAR图像的行列数，表示第k幅图像第(i,j)个像元经辐射定标后的振幅，K为图像数量。
[0027]优选的，季节性形变模型的构建方法如下：
[0028]针对输电铁塔设备，变形的部分由线性形变和随温度的季节周期形变两部分组成，
[0029]线性形变模型采用如下公式：
[0030][0031]a1为线性形变系数，为DEM误差相位，Δφ
i,res
(x,r)为残余相位，包括大气延迟相位和噪声相位；
[0032]将上式构建为包含季节周期形变参数的模型，计算公式如下：
[0033][0034]其中，t
A
，t
B
为第i个干涉对中两景影像相对于参考影像的获取时间；T为形变周期；a2和a3第二、三项为非线性的季节性形变参数。
[0035]本专利技术的有益效果在于：
[0036]本专利技术通过使用PSInSAR技术进行对输电铁塔的设备变形进行监测，并针对输电铁塔设备监测处理过程中选择永久散射体点误差大错误率高的问题进行改进提高正确率，确定PS点数量最多且分布合理的阈值组合作为最优阈值，选取分布合理的有效测量点，参与形变计算并根据输电铁塔的形变特征，在传统线性模型基础上，引入了形变随温度变化的季节性模型，进而更合理的求解输电铁塔的真实形变情况。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0038]图1附图为本专利技术的方法流程图。
[0039]图2附图为本专利技术的数据处理流程图。
具体实施方式
[0040]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0041]请参阅附图1，本专利技术提供了一种利用PSInSAR监测输电铁塔设备变形的方法，包括如下步骤：
[0042]S1：利用覆盖监测区输电铁塔设备长时间序列的SAR影像进行配准干涉处理生成干涉纹图，基于获取的该区域外部DEM数据模拟地形相位，获取该地区长时间序列的差分干涉图；
[0043]步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用PSInSAR监测输电铁塔设备变形的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：利用覆盖监测区输电铁塔设备长时间序列的SAR影像进行配准干涉处理生成干涉纹图，基于获取的该区域外部DEM数据模拟地形相位，获取该地区长时间序列的差分干涉图；S2：利用相干性、振幅离差及幅度阈值的三阈值优化算法，提取分布合理的输电铁塔设备有效测量点，利用三个较高阈值条件筛选出输电铁塔设备稳定点，解算稳定点形变量作为参考形变量，然后，逐步放宽相干系数和振幅离差阈值，增加稳定点邻域PS点数量，不断迭代，直至提取输电铁塔设备完整的测量点，且无明显噪声点干扰；S3：假定输电铁塔设备无明显的结构变形，主要变形为随温度变化的季节性形变，构建季节性形变模型，将第一步获取的长时间序列的差分干涉图的干涉相位导入季节性形变模型，求解PS点的季节性变形。2.根据权利要求1所述的一种利用PSInSAR监测输电铁塔设备变形的方法，其特征在于，步骤S3之后还包括如下步骤：S4：季节性形变模型求解过程中，建立SAR坐标系和地理坐标系之间关系，将模型计算的变形信息和目标高度信息一同编码到地理坐标系，还原输电铁塔设备的三维轮廓。3.根据权利要求1或2所述的一种利用PSInSAR监测输电铁塔设备变形的方法，其特征在于，差分干涉图中干涉相位中的相位成分为：其中，为干涉相位，为形变相位外，为地形残余误差，为大气延迟误差，为热噪声误差。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝飞，张彦斌，雷鹏，李想，苗壮，陈鹏，闫云峰，李中为，翟宇峰，
申请(专利权)人：内蒙古电力集团有限责任公司乌海超高压供电局，
类型：发明
国别省市：