基于星载合成孔径雷达干涉技术监测输电杆塔倾斜的方法技术

本发明专利技术涉及基于星载合成孔径雷达干涉测量技术监测输电线路杆塔倾斜的方法，属于输电线路杆塔倾斜监测技术领域。该方法包括输电杆塔SAR图像预处理、时序SAR图像中输电杆塔识别、输电杆塔倾斜提取、输电线路杆塔倾斜的测量四大步骤。本发明专利技术方法可以有效解决人工巡检效率低下、存在巡检盲区等问题，并实现输电线路杆塔的准实时监测，得到大区域、长周期并且准确的结果，易于推广应用。易于推广应用。易于推广应用。

【技术实现步骤摘要】
基于星载合成孔径雷达干涉技术监测输电杆塔倾斜的方法


[0001]本专利技术属于输电线路杆塔倾斜监测
，具体涉及基于星载合成孔径雷达干涉测量技术监测输电线路杆塔倾斜的方法。

技术介绍

[0002]地质灾害影响、恶劣气候、老旧劣化、潜在的人为偷盗破坏等因素，都会给输电杆塔带来一定的安全隐患，甚至导致杆塔倾斜、倒塌等，严重影响电网的可靠运行。因此需要对输电线路杆塔的形变进行及时监测。目前，传统的输电杆塔维护主要靠定期巡检、人为观测，这些是非常必要的安全防护手段，但是局限性太大，无法做到全方位、及时、准确地观测。尤其是某些参数人工实测困难，并且不容易及时发现问题，无法满足杆塔监测的需求。因此对输电杆塔进行安全监测已势在必行。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种基于星载合成孔径雷达干涉测量技术监测输电线路杆塔倾斜的方法，依靠星载合成孔径雷达(SAR)，得到监测区域的SAR图像。通过SAR图像预处理、基于峰值检测算法的输电杆塔检测等方法，识别出图像中的高压杆塔目标；通过基于数据信息的SAR影像配准SAR特征点匹配等方法，完成输电杆塔区域内的目标像素点配准，保证在时序SAR图像中同一个位置对应的是实际观测杆塔的同一个部分；通过基于D
‑
InSAR技术的输电杆塔倾斜位移提取方法，提取输电杆塔这种竖直建筑的倾斜位移，最终实现输电线路杆塔倾斜的测量。本专利技术提供的星载合成孔径雷达干涉测量技术监测输电线路杆塔倾斜的方法具有准实时、高频次、大范围的特点。r/>[0004]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0005]基于星载合成孔径雷达干涉测量技术监测输电线路杆塔倾斜的方法，包括如下步骤：
[0006]步骤(1)，输电杆塔SAR图像预处理：
[0007](1.1)获取观测区域的N+1幅SAR图像，并按照成像时间对数据进行排序，记为图像0至图像N；
[0008](1.2)选取图像0为主图像，将图像1至图像N作为辅图像与图像0进行配准，获得配准图像1至图像N；
[0009](1.3)对图像0及配准图像1至图像N进行滤波和振幅均衡，获得预处理图像0至图像N；
[0010]步骤(2)，时序SAR图像中输电杆塔识别：
[0011]对预处理图像0至图像N进行输电杆塔识别，获得每幅图像的输电杆塔像素点坐标序列M，M为(M1，M2，
……
，M
j
)，j为序列M中元素总个数；
[0012]步骤(3)，输电杆塔倾斜提取：
[0013]对预处理图像0至图像N进行差分干涉处理，处理时，以选取图像0为参考图像，将
图像1至图像N作为形变图像，得到差分干涉相位，对差分干涉相位进行相位滤波和相位解缠得到真实的形变相位，通过形变相位与形变量的关系转换为沿雷达视线方向的形变量序列，从而获得图像1至图像N每幅图像的输电杆塔像素点坐标序列M相对应的形变量序列ΔR，ΔR为(ΔR1，ΔR2，
……
，ΔR
j
)；图像0中形变量序列ΔR中的元素均为0；
[0014]干涉相位φ
int
、地形相位φ
t
与形变量ΔR的关系如式(2)所示，λ表示雷达波长：
[0015][0016]步骤(4)，输电线路杆塔倾斜的测量：
[0017]将图像0至图像N每幅图像的输电杆塔像素点坐标序列M按照塔底到塔顶的顺序进行排序，获得排序后序列M
’
；序列M相对应的形变量序列ΔR也采用相同的顺序进行重排，得到序列ΔR
’
，以序列M
’
中的元素的横轴坐标位置为横坐标，以对应序列ΔR
’
中的形变量为纵坐标进行绘制，绘制横轴坐标位置
‑
形变量散点图，然后进行线性拟合，以拟合后塔底到塔顶的形变量之差作为该图像对应时刻的形变，从而获得理图像0至图像N的形变，该形变即为输电线路杆塔倾斜程度。进一步，优选的是，观测区域为一个省级电网的行政区。
[0018]进一步，优选的是，步骤(1.2)中，配准的方法为基于像素级别的粗配准和基于亚像素级别的精配准；粗配准的偏移量在像素级别，即大于1，精配准的偏移量在亚像素级别，即小于1。
[0019]进一步，优选的是，粗配准和精配准均采用最大相关系数法；精配准时，需要先将图像进行分块处理。
[0020]进一步，优选的是，振幅均衡采用相对辐射校正法；滤波采用Frost算法。
[0021]进一步，优选的是，首先计算出N+1幅SAR图像的振幅平均值，然后对这N+1个时序振幅均值再做平均得到时序均值Tmean，将每幅SAR图像的振幅均值和时序均值的比值作为对应图像的校正因子。
[0022]进一步，优选的是，步骤(2)的具体方法为：首先计算背景区域的均值μ和方差σ2，然后根据计算值判断峰值点，峰值点位置即为输电杆塔在SAR图像中的位置，即像素点坐标；获得每幅图像的输电杆塔像素点坐标序列M，M为(M1，M2，
……
，M
j
)，j为序列M中元素总个数，即峰值点总个数；
[0023]峰值点判断标准如式(1)所示：
[0024][0025]式中，为判断峰值点的函数，为图像在点(x
i
，y
i
)处的幅值；k为控制系数；(x
i
′
，y
i
′
)表示点(x
i
，y
i
)的邻域；若表示点(x
i
，y
i
)为峰值点。
[0026]进一步，优选的是，线性拟合采用最小二乘法进行拟合。
[0027]进一步，优选的是，当监测到形变量超过5mm/月时，进行预警。
[0028]合成孔径雷达(SAR)是一种利用微波进行遥测的主动传感器，与光学、远红外等其他传感器相比，其成像不受云雾、雨雪、太阳光照等条件的限制，可对感兴趣的目标进行全天候、全天时的监测，在冰雪灾害、地震灾害、洪水灾害等大范围自然灾害条件下有特殊的优越性。针对于这种情况，本专利技术的一种基于星载合成孔径雷达干涉测量技术监测输电线路杆塔倾斜的方法，可实现输电线路杆塔倾斜准实时监测。
[0029]本专利技术与现有技术相比，其有益效果为：
[0030]1.通过创建基于星载合成孔径雷达干涉测量技术监测输电线路杆塔倾斜的方法，可以有效解决人工巡检效率低下、存在巡检盲区等问题，并实现输电线路杆塔的准实时监测，得到大区域、长周期并且准确的结果。
[0031]2.通过星载合成孔径雷达，可以不受云雾、雨雪、太阳光照等条件的限制，可对输电线路杆塔进行全天候、全天时的监测，结果客观、稳定；另外，可以根据历史卫星遥感数据，对输电线路杆塔倾斜的变化趋势进行分析及预测，监测精度可达毫米级。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于星载合成孔径雷达干涉测量技术监测输电线路杆塔倾斜的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)，输电杆塔SAR图像预处理：(1.1)获取观测区域的N+1幅SAR图像，并按照成像时间对数据进行排序，记为图像0至图像N；(1.2)选取图像0为主图像，将图像1至图像N作为辅图像与图像0进行配准，获得配准图像1至图像N；(1.3)对图像0及配准图像1至图像N进行滤波和振幅均衡，获得预处理图像0至图像N；步骤(2)，时序SAR图像中输电杆塔识别：对预处理图像0至图像N进行输电杆塔识别，获得每幅图像的输电杆塔像素点坐标序列M，M为(M1，M2，
……
，M
j
)，j为序列M中元素总个数；步骤(3)，输电杆塔倾斜提取：对预处理图像0至图像N进行差分干涉处理，处理时，以选取图像0为参考图像，将图像1至图像N作为形变图像，得到差分干涉相位，对差分干涉相位进行相位滤波和相位解缠得到真实的形变相位，通过形变相位与形变量的关系转换为沿雷达视线方向的形变量序列，从而获得图像1至图像N每幅图像的输电杆塔像素点坐标序列M相对应的形变量序列ΔR，ΔR为(ΔR1，ΔR2，
……
，ΔR
j
)；图像0中形变量序列ΔR中的元素均为0；干涉相位φ
int
、地形相位φ
t
与形变量ΔR的关系如式(2)所示，λ表示雷达波长：步骤(4)，输电线路杆塔倾斜的测量：将图像0至图像N每幅图像的输电杆塔像素点坐标序列M按照塔底到塔顶的顺序进行排序，获得排序后序列M
’
；序列M相对应的形变量序列ΔR也采用相同的顺序进行重排，得到序列ΔR
’
，以序列M
’
中的元素的横轴坐标位置为横坐标，以对应序列ΔR
’
中的形变量为纵坐标进行绘制，绘制横轴坐标位置
‑
形变量散点图，然后进行线性拟合，以拟合后塔底到塔顶的形变量之差作为该图像对应时刻的形变，从而获得图像0至图像N的形变，该形变即为输电线路杆塔倾斜程度。2.根据权利要求1所述的基于星载合成孔径雷达干涉测量技术监测输电线路杆塔倾斜的方法，其特征在于，观测区域为一个省级电网...

【专利技术属性】
技术研发人员：张继伟，徐真，蔡澍雨，沈志，赵维谚，王洪武，李俊鹏，黄俊波，孙斌，金晶，者梅林，罗哲轩，杨凤，张雯娟，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司输电分公司，
类型：发明
国别省市：