[發明專利]海岸帶大壩穩定性監測與淹沒脆弱性評估方法、系統

有效

• 申請號: 202010798626.7
• 申請日: 2020-08-11
• 公開（公告）號: CN111999733B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 李鵬;王國陽;李振洪;王厚杰
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01S13/88;G01S13/86;G01S7/41;G01S17/88;G01S17/86;G01S7/48;G01S19/42
• 代理公司: 北京匯捷知識產權代理事務所(普通合伙) 11531
• 代理人: 盛君梅

1.一種海岸帶大壩穩定性監測與淹沒脆弱性評估方法，其特征在于，所述海岸帶大壩穩定性監測與淹沒脆弱性評估方法包括：

準備星載SAR單視復數影像、用于輔助InSAR時序分析的全球DEM數據、使用無人機激光雷達獲取大壩點云數據、海平面上升數據、驗潮數據；

數據預處理，實現大壩DEM生成、大壩形變速率獲取、大壩未來DEM模擬、大壩水位模擬；

淹沒分析，實現大壩淹沒分析和大壩淹沒情景展示；

所述海岸帶大壩穩定性監測與淹沒脆弱性評估方法的無人機載激光雷達觀測與海岸帶大壩DEM生成包括：

(1)激光雷達點云采集與濾波處理，利用UAV LiDAR采集研究區域點云數據生成大壩DEM，數據中含有空間三維信息和反射強度信息，通過有選擇性濾波處理，濾除隨機噪點、植被、電線桿噪聲，得到海岸帶大壩的數字地形模型DTM；

(2)點云數據轉DEM，在濾波后的點云數據基礎上進行轉柵格操作生成DEM，并使用反距離加權IDW法進行插值，輸出的DEM數據類型為浮點型；最后根據研究范圍對生成的DEM進行裁剪，得到大壩的條帶狀DEM；

(3)DEM高程質量評估，通過采集覆蓋海岸帶大壩的GNSS地面控制點作為大壩高程真值，采用高差標準差STD、均方根誤差RMS、皮爾森相關性CORR指標對大壩DEM精度進行估計；STD用來衡量高差離散程度，RMS衡量高程觀測值與真值之間的偏差，CORR是反映變量之間相關關系密切程度的統計指標；

其中x_i為GNSS點高程，y_i為DEM高程，ME代表高差均值，Δh_i代表高差分量，N代表樣本量；

所述海岸帶大壩穩定性監測與淹沒脆弱性評估方法的星載雷達干涉測量與大壩垂向形變速率估計包括：

(1)數據預處理，通過組合短時空基線SAR干涉對提高相干性和相位信噪比，用于開展InSAR小基線集SBAS時序分析；利用精密軌道與外部地形數據去除參考橢球相位和地形相位，根據自適應濾波后的干涉圖相位剔除個別干涉效果較差的干涉對；選取控制點用于軌道精煉與重去平，在完成第一次軌道精煉與重去平之后檢查控制點精度，去除誤差較大的點，重新進行軌道精煉與重去平，多次迭代直到所有控制點精度都滿足精度要求；

(2)形變速率估計，在篩選完干涉對和控制點之后，使用SBAS算法開展InSAR時序分析以獲取形變速率柵格圖，得到的形變位移圖在空間上較為連續；

(3)形變監測精度評估，通過地面連續GNSS觀測站評估InSAR時序分析得到的形變位移與速率，若沒有地面實測數據，使用相同時間范圍內不同衛星軌道數據對形變監測結果進行驗證；采用升軌數據與降軌數據進行相互驗證，分析標準差、均方根誤差與相關性統計指標；

(4)形變速率圖的后處理，對InSAR時序分析得到的形變速率圖進行裁剪，使其范圍與DEM保持一致；進行重采樣處理，使其空間分辨率與DEM保持一致；最后進行平滑處理，消除部分高頻噪聲；

所述海岸帶大壩穩定性監測與淹沒脆弱性評估方法的淹沒脆弱性評估包括：

(1)DEM模擬，DEM柵格運算是對應地理位置的柵格值進行線性疊加運算；

(2)水位模擬，采用潮汐變化分量、海平面上升分量、風暴增水分量合成模擬水位；潮汐變化通過驗潮數據獲得，高潮值取自天文大潮高潮值，低潮值為大潮值減去平均潮差；風暴增水受到不同程度的天氣事件控制，存在變化區間；海平面上升預測值通過國際政府間合作組織最新發布的海平面上升預測量；

淹沒分析僅考慮水位升降而不考慮水動力因素帶來的淹沒影響，采用浴缸模型作為淹沒分析方法，將不同時期的水位高度沿水平方向投影到大壩上，通過觀察水位高度是否超過大壩頂部判斷大壩的安全防護能力。