融合北斗和InSAR的设施结构变形监测方法及系统技术方案

本申请提供融合北斗和InSAR的设施结构变形监测方法，包括：基于InSAR进行大范围变形监测；针对累积沉降量大、形变速率大的区域，基于北斗技术进行实时动态形变监测；形变超过设定的阈值则进行形变超限预警。本申请提供的方法基于北斗和InSAR两种技术融合的监测方法可实现交通基础设施结构的高时间分辨率、高空间分辨率的动态监测。辨率的动态监测。辨率的动态监测。

【技术实现步骤摘要】
融合北斗和InSAR的设施结构变形监测方法及系统


[0001]本申请涉及交通设施结构智能监控和变形监测
，特别涉及融合北斗和InSAR的设施结构变形监测方法及系统。

技术介绍

[0002]交通运输业涉及公路、铁路、水运、民航等多个领域，交通运输基础设施种类多，数量庞大，其中桥梁、隧道、边坡、路基是重要组成部分，变形监测是对其安全性、耐久性及正常使用功能监控的重要内容。且近几年交通基础设施逐步向着大型化、数字化和智能化发向发展，变形监测技术也需要更加智能化和精细化。
[0003]变形监测需要通过大量周期性重复测量来分析对比监测点的位移情况，确保施工的有效安全进行，具有测量周期短、重复性、数值计算量大、精度要求高等特点。传统的人工数据采集方式效率低下、人力成本偏高、时效性差等缺点在大面积变形监测中明显受限。
[0004]另一方面，在人工数据采集的基础上，有一些自动化的解决方案，比如测量机器人、静力水准仪、光纤自动化监测等，但也存在一定的缺陷与不足，主要包括：(1)测量机器人只适用于某些特定场景，如地下隧道等，对其他变形监测应用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.融合北斗和InSAR的设施结构变形监测方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1，基于InSAR进行大范围变形监测；步骤2，针对累积沉降量大、形变速率大的区域，基于北斗技术进行实时动态形变监测；步骤3，形变超过设定的阈值则进行形变超限预警。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于InSAR技术进行大范围变形监测，包括：步骤11，基于SBAS
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InSAR方法进行地表形变监测，得到监测区域历史变形情况以及地表整体变形；步骤12，针对监测区域内重点监测设施，基于PS
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InSAR进行交通基础设施形变监测；重点监测设施包括道路以及桥梁。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于SBAS
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InSAR方法进行地表形变监测，得到监测区域历史变形情况以及地表整体变形，包括：步骤111，收集、下载监测区域内历史SAR影像；步骤112，组合干涉对：通过对SAR影像设定合适的时空基线阈值控制影像干涉对的生成；时间基线阈值设置为30d，空间基线阈值设置为临界基线的45％，获得组合干涉图；步骤113，干涉工作流：对组合的干涉影像对进行干涉处理。包括影像配准、相干图生成、去平、滤波、相位解缠；步骤114，轨道精炼与重去平处理：在非形变区、没有相位跃变以及残余地形的地方选择多个地面参考点，采用多项式精化的方法进行处理；步骤115，形变结果反演，得到最终时序上的形变量：进行反演的参数设置：采用Liner的匹配模型，选择提高解缠等级及阈值；去除大气相位:通过低通滤波和高通滤波去除大气相位；步骤116，地理编码：将形变结果从雷达坐标系转换到地理坐标系下，得到具有地理坐标的形变速率、时间序列位移结果和研究区的三维信息。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，针对监测区域内重点监测设施，基于PS
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InSAR进行交通基础设施形变监测，包括：步骤121，进行公共主影像选取：根据研究区域获取的k+1景SAR影像的时间基线、空间垂直基线和多普勒质心频率，利用相干系数法选取某一景影像作为唯一公共主影像，其他k景影像构成副影像集；步骤122，干涉工作流：逐个将K景副影像配准并采样到主影像像素空间，得到k个干涉对和k景配准后的SAR影像；借助外部DEM数据进行差分干涉处理，获得研究区域内SAR影像的差分干涉图；步骤123，进行PS点提取：根据干涉处理过程中得到的影像振幅信息和相干信息，采用对单个像元振幅和相位进行时间序列分析的双阈值探测方法算法进行PS点的提取；步骤124，进行第一步反演：通过建立基于差分干涉相位、高程误差与地表形变的相位组成模型，再采用相关算法
对模型进行求解，从而得到各PS点的第一次DEM高程改正、LOS方向上的线性形变速率和时序累积形变量；步骤125，进行第二次反演：初始差分干涉相位减去线性形变和DEM误差相位后，得到残余相位：通过时、空域滤波将残余相位中的非线性形变相位和大气相位，进行大气相位屏的分离；重新确定每个PS点的DEM高程改正和LOS方向上的线性形变速率和时序累积形变量；步骤126，地理编码：将形变结果从雷达坐标系转换到地理坐标系下，并将结果以矢量或者栅格的格式输出。同样PS
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InSAR获取的交通基础设施变形结果上传至云平台。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，针对累积沉降量大、形变速率大的区域，基于北斗技术进行实时动态形变监测，包括：步骤21，低成本北斗监测设备安装：开挖地基，并进行加固；步骤22，设备调试与信号接收：步骤23，卫星信号解算。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，卫星信号解算包括：步骤231，数据格式转换；步骤232，周跳探测与修复：采用TECR方法探测周跳，没有探测到的部分采用MW法进行二次探测，综合两种方法的探测结果得到周跳位置和大小；步骤233，模糊度固定：TCAR算法通过选取较优组合系数对三频伪距和载波观测值进行组合，分别构建超宽巷、宽巷和窄巷组合，逐级固定组合观测量的模糊度从而确定原始载波相位...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩梦玥，李寒冰，杨卫东，汪春桃，王盼，唐旭，刘丹，刘亚楼，徐春明，凌青，顾章川，
申请(专利权)人：华设设计集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：