一种InSAR技术与地质灾害监测仪结合的铁路安全监测方法与流程

本发明涉及工程测量领域，尤其涉及一种insar技术与地质灾害监测仪结合的铁路安全监测方法。

背景技术：

0、技术背景

1、传统基于人工巡查的灾害识别方法因效率和成本问题难以实施，铁路沿线地质灾害普查也同样如此。近年来，遥感相关技术迅猛发展，成为大范围地质灾害普查的一项有效工具，其中合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar，insar)以其全天候、全天时、精度高的优点，被广泛运用于滑坡、泥石流、崩塌等地质灾害大范围的早期探测。在国内外相继发射了不同波段的sar卫星之后该技术在获取地表形变方面的研究也越来越多。

2、insar技术在滑坡监测方面取得了很好的应用进展，逐步发展了差分雷达干涉测量(differential interferometry synthetic aperture radar，d-insar)，为我们的地面变形测量提供了新的技术手段。自d-insar技术提出之后，广泛的应用于滑坡、同震等量级较大的形变测量，精度可达到毫米级。

3、为了进一步提升sar数据在保障铁路安全营运领域的应用价值，通过分析利用insar技术产出的数据，对开展区域尺度地质灾害隐患普查的基础上，对识别出的隐患进行风险评估，如洪水等影响需要重点排查的地段，排除影响微弱的地段，从而达到释放人力，降低成本的效果。并结合地灾监测仪，达到24小时在线监测重点点位地段，降低人力巡查成本，并提高地灾发生的应变能力，从而增强铁路营运安全保障，减少形变造成的直接经济损失与人员伤亡，实现地质灾害的科学防灾减灾。

技术实现思路

1、本发明目的是提供一种基于insar技术结合地质灾害监测仪的维护铁路安全运营的方法。该方法利用insar技术通过对铁路沿线范围区域的sar影像进行干涉处理，获取研究区域大范围地表形变，通过对反演的形变结果进行分析，筛选出铁路沿线区域的地质灾害隐患点，针对隐患点安装地质灾害监测设备。该方法可以提前发现地质灾害隐患，及时采取措施进行预警和维护，确保铁路的安全运营。同时，由于采用了遥感技术和自动监测设备，大大提高了效率，并降低了人力成本。一方面，本发明实施并提供了去除干涉图中子带间的相位跳变的方法。另一方面，本发明基于insar技术结合地质灾害监测仪，构建了一套智能化灾害监测系统。

2、对于本发明提出优点、目的和特性，将在下面的说明书中得到阐明。通过在文字的说明书和权利要求书及附图中特别地指出的结构可实现和获得本发明目的和优点。

3、本发明提供了一种insar技术与地质灾害监测仪结合的铁路安全监测方法，所述方法包括以下步骤：

4、步骤1，利用频谱分裂法模拟电离层总电子含量变化产生的直接相位误差，再利用增强频谱差异法来消除insar干涉图中子带间的相位跳变；

5、步骤1.1，对精配准后的重轨单视复数影像数据进行距离向带通滤波，基于频谱分裂法模拟电离层直接相位影响，频谱分裂法可表示为：

6、

7、

8、式中，为模拟的电离层直接相位；为去除电离层后的相位；f0为数据原始频率；fl、fh分别为进行带通滤波后的高、低分量频率；δφl、δφh为对应的干涉相位；

9、步骤1.2，利用增强频谱差异法计算由电离层造成的距离向配准误差，以消除干涉数据中由电离层造成的间接方位向相位跳变，频谱差异法可表示为：

10、

11、式中，为估算的相位偏移量；δfdc为相邻两个干涉对在同一空间位置处的多普勒中心频率差异；δt为估算的配准偏移量；

12、增强频谱差异法是在频谱差异法的基础上，根据burst模式成像的特点，将相邻的一组相邻子带重叠区代替方位向上的带通滤波；sentinel-1tops模式相邻子带重叠区多普勒频率不同，由此重轨数据重叠区对应子带分别生成的干涉图的δfdc更大，从而对于误差的变化更加敏感，基于此可计算得到由电离层带来的间接配准误差，消除干涉图中子带间的相位跳变。

13、步骤2，本发明基于一种insar技术与地质灾害监测仪结合的铁路安全监测方法设计了一套智能化灾害监测系统；

14、步骤2.1，设计地质灾害监测仪并按安装地表形变异常的区域；

15、步骤2.2，通过云平台远程监测地质灾害监测仪传感器x，y，z轴的实时数据和数据变化曲线，确保相应地点的地形变化的连续性；

16、步骤2.3，通过云平台设置数据阈值，当监测数据超出设定的阈值时，会通过云平台和短信发送及时预警信息。

技术特征：

1.一种基于insar技术与地质灾害监测仪结合的铁路监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1具体包括以下子步骤：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2具体包括以下子步骤：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3具体包括以下子步骤：

技术总结本发明公开了一种InSAR技术与地质灾害监测仪结合的铁路安全监测方法，该方法的主要步骤如下：首先利用SAR影像结合InSAR技术对铁路沿线周围的大范围区域进行地表形变监测；其次通过SAR影像反演的地表形变结果进行分析并筛选出可能存在地质灾害的地段；最后利用地质灾害监测仪对存在安全隐患的地区进行实时监测，为预防地质灾害对铁路安全运营提供有力的数据支撑和新思路。技术研发人员：金卫锋,费太政,杨兴旺,雷通兵,邵乐,吴力帆,史皓天,徐长江,刘家俊受保护的技术使用者：上海铁路北斗测量工程技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/25