[發明專利]一種高速鐵路PSI沉降監測信息提取方法

有效

• 申請號: 201410586910.2
• 申請日: 2014-10-28
• 公開（公告）號: CN104278603A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 甘俊;高文峰;王長進;張冠軍;程寇;林勇威
• 申請（專利權）人: 鐵道第三勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: E01B35/12
• 分類號: E01B35/12
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 崔立增

技術領域

本發明涉及高速鐵路沉降監測技術，特別是涉及采用差分合成孔徑雷達干涉測量進行高鐵結構體沉降監測的技術。

背景技術

近年來，DInSAR(Difference?Interferometic?SAR，差分合成孔徑雷達干涉測量)技術已經成為區域沉降監測最有效和常用的手段，利用DInSAR技術，能夠采用非接觸的方式，對地表上的固定地物在一定周期內的微小形變量進行監測，這種方法尤其適用于區域地表的沉降監測。這種技術受到時空失相干的影響較大，監測精度一般在厘米級。為了提高精度，研究人員提出了PSI(Permanent?Scatter?Interferometic?SAR，永久散射體合成孔徑雷達干涉測量)技術，這種技術把關注的重點從整個SAR影像轉移到了相關性良好的PS(Permanent?Scatters，永久散射體)點，在降低時空失相干影響的同時，大大提高了解纏的精度，將微小形變監測精度提高到毫米級。

基于PSI的高速鐵路沉降監測技術通過識別高鐵結構體上及沿線區域內多個穩定的PS點，經分析處理可獲取這些點目標的時間序列沉降信息，通過對獲取的沉降信息的擬合處理即可獲取高鐵線上任意里程及沿線任意區域的沉降速率與時間維上的沉降變化序列。

為了對高鐵結構體沉降進行準確的分析，首先需要將高鐵結構體上的PS點準確的提取出來，目前PSI沉降監測信息提取中常采用的方法有最近距離法、反距離權重法、平均法等，這些方法都沒有考慮高鐵結構體的特征。應用過程中存在以下幾點不足：(1)原來常規的DInSAR沉降信息提取算法效率不高，提取的沉降信息出現誤差的概率大；(2)常規的提取算法將高速鐵路結構體與沿線地表作為一個整體進行沉降信息提取，忽略了線上沉降與線下沉降的不相關性，提取的高鐵結構體上的結果精度容易受到地表沉降的影響。

現有PSI應用于高速鐵路沉降監測技術正處于研究改進和發展中。

發明內容

針對目前PSI沉降監測信息提取方法存在的問題和高速鐵路沉降特點，本發明推出一種應用于高速鐵路的PSI沉降信息提取新方法，其目的在于，將PSI技術與高鐵沉結構體特點和高鐵結構體的沉降特點結合起來，通過建立PS點平面坐標與里程坐標的互轉模型，對高速鐵路結構體上的PSI沉降監測信息從整個沉降監測結果中分離出來，再利用狄洛尼不規則三角網技術和反距離權重法快速取得到高鐵結構體與區域內任意目標的時序沉降監測結果，從而提高高鐵結構體上的沉降信息提取精度。

本發明所涉及的應用于高速鐵路的PSI沉降信息提取方法，充分利用高鐵結構體的空間幾何特征，建立高鐵里程與PS點的轉換模型，以高鐵中線建立緩沖區范圍，將高鐵結構體上的PS點有效分離出來，采用不規則三角網分別構建高鐵線上和地表沉降曲面，實現高鐵結構體上PSI沉降監測信息的快速提取。具體技術步驟包括：建立高鐵線位平面坐標與線路里程的轉換關系，建立PS點的屬性信息，構建高鐵結構體的緩沖區，利用緩沖區分離高鐵結構體和地表的PS點，構建高鐵結構體和地表沉降曲面，提取高鐵結構體及地表沉降信息。

S₁、建立高鐵線位平面坐標與線路里程的轉換關系

將高鐵線位中線離散成點集，為離散的每一個點建立屬性信息，屬性信息包括線位離散點的平面坐標和線路里程，通過高鐵線位離散點的平面坐標和線路里程，建立高鐵線位的線路里程與平面坐標之間的轉換關系。

S₂、建立PS點的屬性信息

利用S1步驟建立的高鐵線位平面坐標和線路里程之間的轉換關系，根據PS點的平面坐標獲取PS點對應的線路里程，并為每一個PS點建立屬性信息，屬性信息包括PS點的平面坐標和線路里程，得到帶有平面坐標和線路里程屬性信息的PS點數據集。

S₃、構建高鐵結構體的緩沖區

以線路里程值為描述指標，確定有效的緩沖區里程范圍，根據高鐵線位以及高鐵結構體寬度為指標，建立高鐵結構體的緩沖區。

S₄、分離高鐵結構體和地表的PS點

利用建立的高鐵結構體的緩沖區和PS點數據集中的線路里程屬性，以線路里程和高鐵結構體的寬度為分離指標，將高鐵結構體的PS點與地表的PS點分離到不同的數據集中。

S₅、構建高鐵結構體和地表沉降曲面

利用獲取的高鐵結構體和地表的PS點數據集，按照狄洛尼三角網構建方法，采用逐點插入法構建不規則三角網拓撲關系，分別構建高鐵結構體和地表沉降曲面。

S₆、提取高鐵結構體及地表沉降信息