一种基于制造技术

本发明专利技术涉及水库监测技术领域，尤其涉及一种基于

【技术实现步骤摘要】
一种基于GB
‑
SAR的水库监测方法


[0001]本专利技术涉及水库监测
，尤其涉及一种基于
GB
‑
SAR
的水库监测方法
。

技术介绍

[0002]目前，水库是重要的水利工程，对周边地区的水资源供应
、
洪水控制和发电等起着关键作用
。
定期监测水库的变形情况及水体状况，可以及时发现潜在的问题，确保水库的安全性和稳定运行
。
[0003]目前的现有技术中对水库监测的方式主要包括以下几种：
1.
简单观测法：通过人工观测水库周边的地表变形情况，如裂缝
、
下沉等，并进行周期性记录和测量
。
[0004]2.
通过
GNSS
（全球导航卫星系统）监测：利用全球定位系统（
GPS
）或其他卫星导航系统监测水库周边地点的位置变化，包括垂直和水平位移，以了解水库的变形情况
。
[0005]3.
地形测量：使用测量仪器，如全站仪或精密水准仪，对水库周边地形进行测量，以检测地表高程的变化
。
[0006]4.
反射测距技术：利用激光或雷达等技术，测量水库周边地表距离的变化，以获取形变信息
。
[0007]5.
卫星遥感：通过使用遥感卫星或航空摄影等遥感技术，获取水库区域的影像数据，对水库周边的地表变化进行分析和监测
。
[0008]6./>声波监测：通过放置声传感器或水声传感器，对水库周边的地表或水体产生的声波进行监测和分析，以获取变形信息
。
[0009]7.
水情监测：通过在水库内安装水位计或流速计等仪器，实时监测水位的变化以及水库内水流的速度和流量，从而了解水库的水位情况
、
流动情况和水体变动趋势，通过浮标轨迹跟踪系统监测水体的运动趋势
。
[0010]然而目前现有的监测方式存在以下缺点：
1.
目前现有技术中通过
GNSS、
地形测量和反射测距等方法通常只能监测到有限的点或区域，无法提供水库广泛范围的全面监测且只能对地形进行测量，无法对水库内的水体进行检测，而且
GNSS
和反射测距等方法在复杂地物环境下，可能受到反射点选择的限制或信号穿透的干扰，影响监测的准确性
。
[0011]2.
如水位计或流速计等仪器需要安装在水库内部，只能监测到仪器所在的具体位置的水位变化与流速和流量，无法提供全面的水库范围内的数据， 目前使用浮标或漂浮物配合全球定位系统（
GPS
）等技术虽然可以跟踪水体中的浮动物体的运动轨迹，通过分析浮标的位置变化，可以推断水体的流动情况
。
然而这种方法需要大量的浮标和相应的跟踪设备，覆盖面积有限，而且可能会受到局部水流特性的干扰，而影响对水体运动趋势的全面理解和准确评估
。
[0012]3.
部分现有技术中需要人工操作或周期性观测水库周边的地表变形情况，监测频率受限，无法实现实时高频率连续监测，导致无法及时发现和响应变化
。
[0013]因此需要一种可以解决上述问题的一种基于
GB
‑
SAR
的水库监测方法
。

技术实现思路

[0014]本专利技术提供了一种基于
GB
‑
SAR
的水库监测方法，本专利技术采用预处理
、
分形算法
、
灰度共生矩阵算法等方法对水体和库岸变形数据进行处理
、
分析和计算，可以从多个角度量化和分析水体和库岸的变化趋势
、
形态变化和纹理信息，通过比较不同时间段的水体分形维数值和库岸的变形数据，可以分析水体和库岸的变化趋势，实现长期监测和趋势分析
。
[0015]本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种基于
GB
‑
SAR
的水库监测方法，包括以下步骤：步骤
S1:
部署地面站与
S
‑
band SAR
设备，将
S
‑
band SAR
设备安装在监测点上，所述
S
‑
band SAR
设备与地面站之间通过无线电相互通信；所述
S
‑
band SAR
设备包括：雷达天线：用于发射和接收雷达信号；发射器和接收器：用于控制雷达信号的发射和接收；信号处理器：用于对接收到的雷达信号进行处理，对水体数据以及库岸变形数据进行混合编码；控制系统：用于对
S
‑
band SAR
设备进行控制和监测，保证设备正常运行；多光谱影像监测传感器：用于获取水体表面图像信息以及库岸的图像信息；相位差电感器：用于测量雷达信号在
S
‑
band SAR
设备和水体表面以及
S
‑
band SAR
设备和库岸之间传播的时间延迟信息；激光测距模块：用于发送激光束到水面，测量激光束返回的频率和时间延迟，从而监测水体表面的高度变化信息；摄像头：用于拍摄水体表面以及库岸的图像，获取水体与库岸的表观特征；步骤
S2:
利用
S
‑
band SAR
设备获取水体数据与库岸变形数据，将水体数据以及库岸变形数据进行混合编码后发送至地面站；所述水体数据包括：水体表面图像信息
、
水体的表观特征信息以及水体表面的高度变化信息；所述库岸变形数据包括：库岸的图像信息以及库岸的表观特征信息；步骤
S3:
对连续时间段内获取到的水体数据与库岸变形数据进行预处理；步骤
S4:
通过分形算法对预处理后得到的水体数据进行处理，得到分形维数；步骤
S5:
通过比较在连续时间段内不同时间点的分形维数值，分析水体数据的变化趋势；步骤
S6:
通过灰度共生矩阵算法对预处理后得到的库岸图像数据进行计算分析；步骤
S7:
将连续时间段内不同时间点的库岸变形数据进行配准，以确保数据之间的空间一致性；步骤
S8:
使用配准后的数据，计算不同时间点之间的库岸地形变形量；步骤
S9:
根据计算得到的库岸地形变形量数据，绘制库岸的变形曲线；步骤
S10:
通过观察变形曲线以及分析库岸表面的纹理信息，识别和量化局部或整体的形态变化，分析库岸的变形趋势
。
[0016]进一步的，所述步骤
S2
中利用
S
‑
band SAR
设备获取水体数据包括：步骤
S2
‑1‑
1:
通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于
GB
‑
SAR
的水库监测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤
S1:
部署地面站与
S
‑
band SAR
设备，将
S
‑
band SAR
设备安装在监测点上，所述
S
‑
band SAR
设备与地面站之间通过无线电相互通信；所述
S
‑
band SAR
设备包括：雷达天线：用于发射和接收雷达信号；发射器和接收器：用于控制雷达信号的发射和接收；信号处理器：用于对接收到的雷达信号进行处理，对水体数据以及库岸变形数据进行混合编码；控制系统：用于对
S
‑
band SAR
设备进行控制和监测，保证设备正常运行；多光谱影像监测传感器：用于获取水体表面图像信息以及库岸的图像信息；相位差电感器：用于测量雷达信号在
S
‑
band SAR
设备和水体表面以及
S
‑
band SAR
设备和库岸之间传播的时间延迟信息；激光测距模块：用于发送激光束到水面，测量激光束返回的频率和时间延迟，从而监测水体表面的高度变化信息；摄像头：用于拍摄水体表面以及库岸的图像，获取水体与库岸的表观特征；步骤
S2:
利用
S
‑
band SAR
设备获取水体数据与库岸变形数据，将水体数据以及库岸变形数据进行混合编码后发送至地面站；所述水体数据包括：水体表面图像信息
、
水体的表观特征信息以及水体表面的高度变化信息；所述库岸变形数据包括：库岸的图像信息以及库岸的表观特征信息；步骤
S3:
对连续时间段内获取到的水体数据与库岸变形数据进行预处理；步骤
S4:
通过分形算法对预处理后得到的水体数据进行处理，得到分形维数；步骤
S5:
通过比较在连续时间段内不同时间点的分形维数值，分析水体数据的变化趋势；步骤
S6:
通过灰度共生矩阵算法对预处理后得到的库岸图像数据进行计算分析；步骤
S7:
将连续时间段内不同时间点的库岸变形数据进行配准，以确保数据之间的空间一致性；步骤
S8:
使用配准后的数据，计算不同时间点之间的库岸地形变形量；步骤
S9:
根据计算得到的库岸地形变形量数据，绘制库岸的变形曲线；步骤
S10:
通过观察变形曲线以及分析库岸表面的纹理信息，识别和量化局部或整体的形态变化，分析库岸的变形趋势
。2.
根据权利要求1所述的一种基于
GB
‑
SAR
的水库监测方法，其特征在于，所述步骤
S2
中利用
S
‑
band SAR
设备获取水体数据包括：步骤
S2
‑1‑
1:
通过
S
‑
band SAR
设备的发射器控制雷达天线将特定频率和脉宽的雷达信号发送到目标水体表面；步骤
S2
‑1‑2：经过水体表面的散射后，雷达信号产生回波，回波以不同的强度和相位返回到
S
‑
band SAR
设备的雷达天线；步骤
S2
‑1‑3：通过多光谱影像监测传感器接收水面不同波长的反射光，获取包含多个光谱波段的影像数据；
步骤
S2
‑1‑4：通过相位差电感器测量雷达信号在
S
‑
band SAR
设备和水体表面之间传播的时间延迟信息：步骤
S2
‑1‑5：通过激光测距模块发送激光束到水面，获取水体的高度变化信息：步骤
S2
‑1‑
6:
雷达天线将接收到的回波信号传送给
S
‑
band SAR
设备的接收器进行解调，将雷达回波信号转换为电信号
。3.
根据权利要求1所述的一种基于
GB
‑
SAR
的水库监测方法，其特征在于，所述步骤
S2
中利用
S
‑
band SAR
设备获取库岸变形数据包括：步骤
S2
‑2‑
1:
通过
S
‑
band SAR
设备的发射器控制雷达天线将特定频率和脉宽的雷达信号发送到目标库岸表面；步骤
S2
‑2‑2：经过库岸表面的散射
、
衰减和反射后，部分信号从库岸表面反射回到接收器；步骤
S2
‑2‑3：通过多光谱影像监测传感器接收库岸不同波长的反射光，获取包含多个光谱波段的影像数据；步骤
S2
‑2‑4：通过相位差电感器测量雷达信号在
S
‑
band SAR
设备和库岸表面之间传播的时间延迟信息：步骤
S2
‑2‑
5:
雷达天线将接收到的回波信号传送给
S
‑
band SAR
设备的接收器进行解调，将雷达回波信号转换为电信号；步骤
S2
‑2‑
6:
将解调后的电信号
、
库岸影像数据
、S
‑
band SAR
设备和库岸表面之间传播的时间延迟信息以及库岸表面的反射特征信息与水体数据进行混合编码，形成数字式的雷达回波数据，通过
S
‑
band SAR
设备的发射器控制雷达天线将电信号发送至地面站进行后续处理
。4.
根据权利要求1所述的一种基于
GB
‑
SAR
的水库监测方法，其特征在于，所述步骤
S3
中对获取的水体数据与库岸变形数据进行预处理包括：
S3
‑
1:
对水体原始数据与库岸变形原始数据进行零漂修正，消除
S...

【专利技术属性】
技术研发人员：植挺生，刘勇，邓永俊，陈建生，邓超河，劳兆城，
申请(专利权)人：广东广宇科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：