一种监测铁塔覆冰的定性分析方法及定量分析方法技术

本申请提供了一种监测铁塔覆冰的定性分析方法及定量分析方法，利用时序合成孔径雷达影像对铁塔覆冰进行监测。一方面，通过建立时序合成孔径雷达影像永久散射点的数量与铁塔有无覆冰关系的第一模型，对铁塔有无覆冰进行定性判断。另一方面，通过建立时序合成孔径雷达影像灰度、温湿度等变量与铁塔覆冰厚度关系的第二模型，对铁塔覆冰厚度进行定量估计。以解决在云雾覆盖时间长时人员难以到达地区铁塔覆冰监测的问题。塔覆冰监测的问题。塔覆冰监测的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种监测铁塔覆冰的定性分析方法及定量分析方法


[0001]本申请涉及高压输电线路
，尤其涉及一种监测铁塔覆冰的定性分析方法及定量分析方法。

技术介绍

[0002]我国拥有目前世界上最长的超特高压输电线路，但是随着极端天气灾害事件的频繁发生，广域电网的安全稳定运行受到了较大影响，其中冰雪灾害导致的输电铁塔和线路覆冰对广域电网的危害最大。2008年，我国出现了百年罕见的重大冰雪灾害，强降雪导致的覆冰使得我国南方大部分输电通道区域出现倒塌、断线，使得各地区出现大范围供电中断，给人民的生活造成严重的影响。因此，对输电通道区域冰雪灾害有效监测具有重大意义。
[0003]目前，常在输电线路和铁塔上安装温度、湿度等环境传感器，再结合视频，分析输电线路和铁塔覆冰情况的自动化监测设备。但该方法需在被监测输电线路和铁塔上安装监测设备，随着监测对象数量的增加，监测成本将大幅增加。在人员难以到达的地方，监测设备的维护成本也将大幅提高。光学遥感技术的出现为输电线路冰雪灾害监测提供了有效地的方法和手段。但强降雪一般伴随着恶劣的天气，云层覆盖较厚使得光学遥感的应用受到限制，无法实现全方位的灾害监测。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种监测铁塔覆冰的定性分析方法及定量分析方法，以解决在云雾覆盖时间长时人员难以到达地区铁塔覆冰监测的问题。
[0005]本申请一方面提供了一种监测铁塔覆冰的定性分析方法，具体包括以下步骤：
[0006]获取N幅不同时刻合成孔径雷达影像；
[0007]对N幅所述雷达影像进行配准，获得N
‑
1幅干涉图和时序干涉图平均时空基线长度；
[0008]根据铁塔位置对配准后的N幅合成孔径雷达影像进行分析，获得铁塔永久散射点的数量；
[0009]根据所述平均时空基线长度和所述干涉图的数量对永久散射点的数量建立第一模型；
[0010]获取监测时刻合成孔径雷达影像；
[0011]对所述监测时刻合成孔径雷达影像进行配准，获得平均时空间基线、合成孔径雷达影像影像个数以及永久散射点的数量n；
[0012]将所述平均时空间基线、合成孔径雷达影像影像个数以及永久散射点的数量带入所述第一模型中，得到模型预报永久散射点的数量n'；
[0013]若n＜n'且|n＜n'|小于阈值，判定输电铁塔存在覆冰；否则判定输电铁塔不存在覆冰。
[0014]可选的，所述根据铁塔位置对配准后的N幅合成孔径雷达影像进行分析步骤中，所
述分析包括利用振幅离差指数法结合干涉相位残差法。
[0015]可选的，采用下式建立第一模型：
[0016]n＝a0+a1b
⊥
+a2b
t
+a3N；
[0017]其中，n为永久散射点的数量，a0‑
a3模型系数，b
⊥
为平均空间基线，b
t
为平均时间基线，N为合成孔径雷达影像个数。
[0018]另一方面，本申请提供了一种监测铁塔覆冰的定量分析方法，具体包括以下步骤：
[0019]获取N幅不同时刻合成孔径雷达影像；
[0020]对N幅所述雷达影像进行辐射校正并配准，得到铁塔时序灰度影像；
[0021]对所述铁塔时序灰度影像进行分析，得到永久散射点的数量并建立第二模型；
[0022]获取监测时刻的合成孔径雷达影像，对所述监测时刻的合成孔径雷达影像进行处理，得到灰度；
[0023]将所述灰度代入所述第二模型，得到铁塔覆冰的厚度。
[0024]可选的，采用下式建立第二模型：
[0025][0026]其中，i为合成孔径雷达影像编号，a0‑
a7为模型系数，A
i
为合成孔径雷达影像灰度，T
i
为温度，h
i
为湿度，α
i
为坡度，β
i
为坡向，H
i
为高程，V
i
为植被覆盖度。
[0027]由以上技术方案可知，本申请提供了一种监测铁塔覆冰的定性分析方法及定量分析方法，利用时序合成孔径雷达影像对铁塔覆冰进行监测。一方面，通过建立时序合成孔径雷达影像永久散射点的数量与铁塔有无覆冰关系的第一模型，对铁塔有无覆冰进行定性判断。另一方面，通过建立时序合成孔径雷达影像灰度、温湿度等变量与铁塔覆冰厚度关系的第二模型，对铁塔覆冰厚度进性定量估计。以解决在云雾覆盖时间长时人员难以到达地区铁塔覆冰监测的问题。
附图说明
[0028]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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1为一种监测铁塔覆冰的定性分析方法流程图；
[0030]图2为一种监测铁塔覆冰的定量分析方法流程图。
具体实施方式
[0031]下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。
[0032]输电铁塔自身角钢对雷达信号形成二面角反射，在合成孔径雷达(SAR)影像上可以呈现较高的亮度。雨凇等可在输电铁塔上形成光滑表面，对雷达信号形成镜面反射，使铁塔在SAR影像上的亮度变低，进而降低铁塔在SAR影像上的相干性。根据探测永久散射点(PS点)原理，在没有覆冰的情况下，输电铁塔上会存在较多PS点；在覆冰的情况下，输电铁塔上
PS点数量会降低，甚至消失。本申请一方面提供了一种监测铁塔覆冰的定性分析方法，参见图1，为一种监测铁塔覆冰的定性分析方法流程图；具体包括以下步骤：
[0033]获取N幅不同时刻合成孔径雷达影像；
[0034]对N幅所述雷达影像进行配准，获得N
‑
1幅干涉图和时序干涉图平均时空基线长度；
[0035]根据铁塔位置，利用振幅离差指数法结合干涉相位残差法对配准后的N幅合成孔径雷达影像进行分析，获得铁塔永久散射点的数量；
[0036]根据所述平均时空基线长度和所述干涉图的数量对永久散射点的数量建立第一模型；采用下式建立第一模型：
[0037]n＝a0+a1b
⊥
+a2b
t
+a3N；
[0038]其中，n为永久散射点的数量，a0‑
a3模型系数，b
⊥
为平均空间基线，b
t
为平均时间基线，N为合成孔径雷达影像个数。
[0039]进一步地，利用已有的、无覆冰状态下多组不时相SAR影像获取的不同n、b
⊥
、b
t
和N代入式第一模型中即可求出模型系数a0‑
a3；
[0040本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种监测铁塔覆冰的定性分析方法，其特征在于，具体包括以下步骤：获取N幅不同时刻合成孔径雷达影像；对N幅所述雷达影像进行配准，获得N
‑
1幅干涉图和时序干涉图平均时空基线长度；根据铁塔位置对配准后的N幅合成孔径雷达影像进行分析，获得铁塔永久散射点的数量；根据所述平均时空基线长度和所述干涉图的数量对永久散射点的数量建立第一模型；获取监测时刻合成孔径雷达影像；对所述监测时刻合成孔径雷达影像进行配准，获得平均时空间基线、合成孔径雷达影像影像个数以及永久散射点的数量n；将所述平均时空间基线、合成孔径雷达影像影像个数以及永久散射点的数量带入所述第一模型中，得到模型预报永久散射点的数量n'；若n＜n'且|n＜n'|小于阈值，判定输电铁塔存在覆冰；否则判定输电铁塔不存在覆冰。2.根据权利要求1所述的一种监测铁塔覆冰的定性分析方法，其特征在于，所述根据铁塔位置对配准后的N幅合成孔径雷达影像进行分析步骤中，所述分析包括利用振幅离差指数法结合干涉相位残差法。3.根据权利要求1所述的一种监测铁塔覆冰的定性分析方法，其特征在于，采用下式建立第一模型：n＝a0+a1b
⊥
+a2b
t

【专利技术属性】
技术研发人员：周仿荣，高孟平，马仪，马御棠，潘浩，黑颖顿，钟剑明，赵加能，孙董军，
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：