[發明專利]一種基于高鐵結構體的PSI沉降監測結果處理方法

有效

• 申請號: 201410588109.1
• 申請日: 2014-10-28
• 公開（公告）號: CN104268440A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 高文峰;王長進;甘俊;韓祖杰;劉成;劉小龍;徐明偉
• 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: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 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

本發明涉及高鐵沉降監測技術，特別是涉及采用PSI沉降監測方法進行高鐵結構體沉降監測的技術。

背景技術

近年來，DInSAR(Difference?Interferometric?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，對地表上某個研究區域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地表區域沉降監測。這種技術受到時空失相干及大氣的影響較大，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?Scatterer?Interferometric?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整個SAR影像轉移到了相關性良好的PS(Permanent?Scatterer，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，將形變監測精度提高到毫米級，這為PSI沉降監測技術在高鐵結構體沉降監測中的應用提供了理論基礎。

已有的研究成果表明，使用高分雷達數據，采用PSI技術可以對高鐵結構體進行沉降監測。高鐵結構體對微波雷信號達來說是強反射體，且高鐵結構體比較穩定，出現局部突然變化的可能性極小，是PSI技術中非常好的天然PS點來源。利用PSI技術對高鐵結構體進行沉降監測是通過識別并提取高鐵結構體上的PS點，經分析處理獲取這些PS點目標的時間序列沉降信息，通過高鐵結構體上PS點沉降信息處理，來獲取高鐵結構體在時空維上的沉降變化信息。

直接從PSI沉降監測結果中提取高鐵結構體上的PS點進行沉降分析，面臨以下問題：(1)因為高鐵結構體寬度有限，受線位平面與PS點配準精度影響，容易將地表的PS點誤選為高鐵結構體上的PS點；(2)由于PS點反映的是一個像素范圍內散射體的綜合反射信息，容易導致將地表PS點誤選為結構體上的點，或者將結構體上的PS點誤判為地表上的PS點，造成監測結果的不穩定；(3)高鐵結構體上的PS點的不連續性容易導致內插時出現錯誤；(4)高鐵結構體上也存在一些質量不高的PS點，這些點會影響到高鐵結構體上局部監測精度；(5)高鐵沉降在空間維和時間維都有顯著的特點，沒有結合其特點選取合適的數學模型難以保證所提取的高鐵結構體上PS點精度。以上問題都會影響到高鐵結構體沉降監測的精度。

目前基于PSI技術對高鐵結構體沉降監測正處于研究改進和發展中，還沒有專門針對高鐵結構體的PSI沉降監測結果優化處理的方法。

發明內容

針對目前PSI沉降監測技術在高鐵結構體沉降監測應用中存在的問題，尤其是針對高鐵結構體沉降結果優化處理問題，本發明推出一種基于高鐵結構體的PSI沉降監測結果處理方法。其目的在于，結合高鐵結構體空間幾何特征以及高鐵結構體沉降時空特征，對采用PSI方法提取的高鐵結構體上的PS點進行優化處理，分離高鐵結構體與非結構體上的PS點，同時結合高鐵結構體沉降時空特征，采用移動濾波技術剔除高鐵結構體上存在明顯誤差的PS點。該方法有效的提高了PSI沉降監測技術在高鐵結構體沉降監測應用中的精度。

本發明所涉及的一種基于高鐵結構體的PSI沉降監測結果處理方法，具體技術步驟包括：提取高鐵結構體PS點，PS點歸中處理，基于高程改正值的PS點濾波處理，基于沉降速率差的PS點移動濾波處理，異常PS點處理，稀釋堆積的PS點，提取時空維上沉降信息。

S₁、提取高鐵結構體PS點

利用PSI沉降監測技術對高鐵研究區域內的SAR數據進行處理，并從PSI沉降監測結果中分離出高鐵結構體上的PS點，建立高鐵結構體PS點集合PS1。

S₂、PS點歸中處理

根據高鐵線位與高鐵結構體上PS點位置關系，計算任意PS點與高鐵線位里程之間的關系，并將PS點歸中至高鐵中心線位對應的里程上，使得高鐵結構體上的PS點由空間二維分布轉換為一維分布，并按照里程方向重新排列。

S₃、基于高程改正值的PS點濾波處理

對于PS1，利用PSI處理過程中得到的PS點高程改正值，和對應的PS點位置處高鐵結構體表面高程與地形高程的差值進行比較，尋找存在明顯異常的PS點并從PS點集合中刪除，得到更新后的高鐵結構體PS點集合PS2。

S₄、基于沉降速率差的PS點移動濾波處理