一种基于InSAR技术高填方压实度检测与沉降补偿方法技术

本发明专利技术公开了一种基于InSAR技术高填方压实度检测与沉降补偿方法，包括以下步骤：步骤一、获取所施工高填方的SAR图像；步骤二、获取所施工高填方的DEM数据；三、所施工高填方压实度的检测；四、所成型高填方的初始体积和初始压实度计算；五、获取沉降过程中所成型高填方的SAR图像；六、获取沉降过程中所成型高填方的DEM数据；七、沉降过程中所成型高填方的损失体积和压实度计算；八、沉降后所成型高填方的补偿。本发明专利技术方法步骤简单，对所施工高填方压实度以及对沉降过程中所成型高填方的损失体积和压实度准确检测，并获取所成型高填方的损失体积和所施工高填方的压实度之间关系，为沉降后所成型高填方的补偿提供依据。

【技术实现步骤摘要】
一种基于InSAR技术高填方压实度检测与沉降补偿方法
本专利技术属于高填方工程检测
，尤其是涉及一种基于InSAR技术高填方压实度检测与沉降补偿方法。
技术介绍
高填方工程即在原始坡地或沟谷中通过分层碾压回填土将所要求的构筑物达到比周围地势明显高出的施工工程，高填方工程的变形监测与压实度检测是工程建设中确保工程质量的两个必备环节。目前高填方的沉降变形监测一般采用实地水准测量和GPS测量，实地水准测量需要野外人工作业，并且周期长、花费大，GPS测量虽然解决了水准测量周期长的问题，然而仍然无法满足大面积、大体量高填方工程的监测要求。因此，传统的沉降变形监测方法，工作量大、效率低、系统误差大、监测点位离散、易受天气变化影响，无法满足大体量、高精度高填方工程的监测要求。另外，高填方填筑过程中，高填方中填筑层的压实度检测一般采用环刀现场取样，一般以填筑层中一个点的压实度来评估一定面积或范围内填筑层面的压实度，再以各个填筑层面的压实度去等效整个高填方的压实度，是“以点代面，以面代体”的检测方法，其检测结果能否真实反应高填方工程的整体压实度水平，往往取决于检测的密度和频率。因此，难以客观评估填料多样性和岩土参数离散性对高填方工程整体压实质量带来的影响；其次，高填方中填筑层的压实度检测需要现场进行测试，用单点或单体填筑检测标准进行大面积、大体量高填方工程压实度检测，势必会造成工程成本大幅飙升；同时，由于人工检测的速度限制，会延长和耽误施工工期；最后，大面积、大体量高填方施工完成后，高填方在长期自重作用下，高填方通常会发生沉降变形，沉降过程较长且沉降不均匀，另外沉降过程中高填方的压实度也发生改变需要进一步提高，尤其，对于某些关键、重大高填方工程(如机场高填方)需要对高填方的沉降变形进行补偿以达到工程设计要求是非常重要的。由上述内容可知，利用传统的压实度检测和沉降变形监测方法，由于无法规避自身缺陷，使得压实度检测结果和沉降变形监测与实际工程有所偏离，从而造成高填方的补偿存在较大误差，更难以建立沉降变形与压实度之间的关系，不能满足施工准确性需求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于InSAR技术高填方压实度检测与沉降补偿方法，其方法步骤简单、设计合理且成本低，使用操作简便，能准确地对所施工高填方的压实度进行检测，同时对沉降过程中所成型高填方的损失体积和压实度进行检测，检测结果准确，并获取所成型高填方的损失体积和所施工高填方的压实度之间关系，为沉降后所成型高填方的补偿提供依据，使沉降后所成型高填方得到有效补偿，且沉降后所成型高填方的补偿效果好，保证所成型高填方补偿后的稳定性，实用性强。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种基于InSAR技术高填方压实度检测与沉降补偿方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一、获取所施工高填方的SAR图像：在所施工高填方填筑至成型过程中，采用机载干涉合成孔径雷达InSAR对所施工高填方进行测量，获取每一个测量时间内的两幅所施工高填方单视SAR图像，并将所获取的每一个测量时间内的两幅所施工高填方单视SAR图像存储至与数据处理设备相接的存储器内；其中，两幅所述所施工高填方单视SAR图像均为正射影像，且两幅所述所施工高填方单视SAR图像分别为所施工高填方SAR主图像和所施工高填方SAR辅图像；步骤二、获取所施工高填方的DEM数据：采用所述数据处理设备按照时间先后顺序对步骤一中各个测量时间内存储至所述存储器中的两幅所述所施工高填方单视SAR图像分别进行雷达数据处理，获取各个测量时间内的所施工高填方DEM数据，并存储至所述存储器内；其中，所施工高填方DEM数据包括原始坡地或沟谷高程Z0(x,y)、当前填筑层的顶面高程Zi(x,y)、上一填筑层的顶面高程Zi-1(x,y)和所成型高填方的顶面高程Zd(x,y)；步骤三、所施工高填方压实度的检测：所施工高填方由下至上分多层填筑层，每个所述填筑层的压实度检测方法均相同，其中对任一所述填筑层的压实度进行检测，具体过程如下：步骤301、当前填筑层的体积计算：采用所述数据处理设备且根据公式Vi＝∫∫∑(Zi(x,y)-Zi-1(x,y))ds，并结合步骤二中所存储的当前填筑层的顶面高程Zi(x,y)和步骤二中所存储的上一填筑层的顶面高程Zi-1(x,y)，得到当前填筑层的体积Vi，并存储至所述存储器内；其中，ds为积分单元面积，i为正整数且i＝1、2、…、M，M为所述填筑层的数量；步骤302、当前填筑层的干密度计算：采用所述数据处理设备且根据公式并结合步骤301中所存储的当前填筑层的体积Vi，得到当前填筑层的干密度ρi，并存储至所述存储器内；步骤303、当前填筑层的压实度计算：采用所述数据处理设备且根据公式并结合步骤302中所存储的当前填筑层的干密度ρi，得到当前填筑层的压实度λi，并存储至所述存储器内，所述数据处理设备还传输至显示器进行输出显示；其中，mi为当前填筑层的质量，ρimax为当前填筑层所用土的最大干密度，ωi为当前填筑层的含水量；步骤304、多次重复步骤301至步骤303，完成多个所述填筑层的压实度检测，直至所施工高填方的压实度满足设定的压实度，所施工高填方施工成型；步骤四、所成型高填方的初始体积和初始压实度计算：所施工高填方施工成型后，对所成型高填方的初始体积和初始压实度进行计算的具体过程为：首先，采用所述数据处理设备且根据公式V1＝∫∫∑(Zd(x,y)-Z0(x,y))ds，并结合步骤二中所存储的所成型高填方的顶面高程Zd(x,y)和步骤二中所存储的原始坡地或沟谷高程Z0(x,y)，得到所成型高填方的初始体积V1，并存储至所述存储器内；然后，采用所述数据处理设备且根据公式得到所成型高填方的干密度ρ1，并存储至所述存储器内；再采用所述数据处理设备且根据公式得到所成型高填方的初始压实度λ1，并存储至所述存储器内；其中，m1为所成型高填方的质量，ρmax为所成型高填方所用土的最大干密度，ω1为所成型高填方的含水量；步骤五、获取沉降过程中所成型高填方的SAR图像：所施工高填方施工成型后，所成型高填方发生沉降，在所成型高填方沉降的过程中，采用所述机载干涉合成孔径雷达InSAR对所成型高填方进行测量，获取每一个测量时间内的两幅所成型高填方单视SAR图像，并将所获取的每一个测量时间内的两幅所成型高填方单视SAR图像存储至所述存储器内；其中，两幅所述所成型高填方单视SAR图像均为正射影像，且两幅所述所成型高填方单视SAR图像分别为所成型高填方SAR主图像和所成型高填方SAR辅图像；步骤六、获取沉降过程中所成型高填方的DEM数据：采用所述数据处理设备按照时间先后顺序对步骤五中各个测量时间内存储至所述存储器中的两幅所述所成型高填方单视SAR图像分别进行雷达数据处理，获取各个测量时间内的沉降过程中所成型高填方DEM数据，并存储至所述存储器内；其中，所述沉降过程中所成型高填方DEM数据包括沉降过程中所成型高填方顶面高程Zj(x,y)；步骤七、沉降过程中所成型高填方的损失体积和压实度计算：所施工高填方施工成型后，在所成型高填方沉降的过程中，对所成型高填方的损失体积和压实度进行计算，并获取所成型高填方的损失本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于InSAR技术高填方压实度检测与沉降补偿方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、获取所施工高填方的SAR图像：在所施工高填方填筑至成型过程中，采用机载干涉合成孔径雷达InSAR对所施工高填方进行测量，获取每一个测量时间内的两幅所施工高填方单视SAR图像，并将所获取的每一个测量时间内的两幅所施工高填方单视SAR图像存储至与数据处理设备相接的存储器内；其中，两幅所述所施工高填方单视SAR图像均为正射影像，且两幅所述所施工高填方单视SAR图像分别为所施工高填方SAR主图像和所施工高填方SAR辅图像；步骤二、获取所施工高填方的DEM数据：采用所述数据处理设备按照时间先后顺序对步骤一中各个测量时间内存储至所述存储器中的两幅所述所施工高填方单视SAR图像分别进行雷达数据处理，获取各个测量时间内的所施工高填方DEM数据，并存储至所述存储器内；其中，所施工高填方DEM数据包括原始坡地或沟谷高程Z

【技术特征摘要】
1.一种基于InSAR技术高填方压实度检测与沉降补偿方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、获取所施工高填方的SAR图像：在所施工高填方填筑至成型过程中，采用机载干涉合成孔径雷达InSAR对所施工高填方进行测量，获取每一个测量时间内的两幅所施工高填方单视SAR图像，并将所获取的每一个测量时间内的两幅所施工高填方单视SAR图像存储至与数据处理设备相接的存储器内；其中，两幅所述所施工高填方单视SAR图像均为正射影像，且两幅所述所施工高填方单视SAR图像分别为所施工高填方SAR主图像和所施工高填方SAR辅图像；步骤二、获取所施工高填方的DEM数据：采用所述数据处理设备按照时间先后顺序对步骤一中各个测量时间内存储至所述存储器中的两幅所述所施工高填方单视SAR图像分别进行雷达数据处理，获取各个测量时间内的所施工高填方DEM数据，并存储至所述存储器内；其中，所施工高填方DEM数据包括原始坡地或沟谷高程Z0(x,y)、当前填筑层的顶面高程Zi(x,y)、上一填筑层的顶面高程Zi-1(x,y)和所成型高填方的顶面高程Zd(x,y)；步骤三、所施工高填方压实度的检测：所施工高填方由下至上分多层填筑层，每个所述填筑层的压实度检测方法均相同，其中对任一所述填筑层的压实度进行检测，具体过程如下：步骤301、当前填筑层的体积计算：采用所述数据处理设备且根据公式Vi＝∫∫∑(Zi(x,y)-Zi-1(x,y))ds，并结合步骤二中所存储的当前填筑层的顶面高程Zi(x,y)和步骤二中所存储的上一填筑层的顶面高程Zi-1(x,y)，得到当前填筑层的体积Vi，并存储至所述存储器内；其中，ds为积分单元面积，i为正整数且i＝1、2、…、M，M为所述填筑层的数量；步骤302、当前填筑层的干密度计算：采用所述数据处理设备且根据公式并结合步骤301中所存储的当前填筑层的体积Vi，得到当前填筑层的干密度ρi，并存储至所述存储器内；步骤303、当前填筑层的压实度计算：采用所述数据处理设备且根据公式并结合步骤302中所存储的当前填筑层的干密度ρi，得到当前填筑层的压实度λi，并存储至所述存储器内，所述数据处理设备还传输至显示器进行输出显示；其中，mi为当前填筑层的质量，ρimax为当前填筑层所用土的最大干密度，ωi为当前填筑层的含水量；步骤304、多次重复步骤301至步骤303，完成多个所述填筑层的压实度检测，直至所施工高填方的压实度满足设定的压实度，所施工高填方施工成型；步骤四、所成型高填方的初始体积和初始压实度计算：所施工高填方施工成型后，对所成型高填方的初始体积和初始压实度进行计算的具体过程为：首先，采用所述数据处理设备且根据公式V1＝∫∫∑(Zd(x,y)-Z0(x,y))ds，并结合步骤二中所存储的所成型高填方的顶面高程Zd(x,y)和步骤二中所存储的原始坡地或沟谷高程Z0(x,y)，得到所成型高填方的初始体积V1，并存储至所述存储器内；然后，采用所述数据处理设备且根据公式得到所成型高填方的干密度ρ1，并存储至所述存储器内；再采用所述数据处理设备且根据公式得到所成型高填方的初始压实度λ1，并存储至所述存储器内；其中，m1为所成型高填方的质量，ρmax为所成型高填方所用土的最大干密度，ω1为所成型高填方的含水量；步骤五、获取沉降过程中所成型高填方的SAR图像：所施工高填方施工成型后，所成型高填方发生沉降，在所成型高填方沉降的过程中，采用所述机载干涉合成孔径雷达InSAR对所成型高填方进行测量，获取每一个测量时间内的两幅所成型高填方单视SAR图像，并将所获取的每一个测量时间内的两幅所成型高填方单视SAR图像存储至所述存储器内；其中，两幅所述所成型高填方单视SAR图像均为正射影像，且两幅所述所成型高填方单视SAR图像分别为所成型高填方SAR主图像和所成型高填方SAR辅图像；步骤六、获取沉降过程中所成型高填方的DEM数据：采用所述数据处理设备按照时间先后顺序对步骤五中各个测量时间内存储至所述存储器中的两幅所述所成型高填方单视SAR图像分别进行雷达数据处理，获取各个测量时间内的沉降过程中所成型高填方DEM数据，并存储至所述存储器内；其中，所述沉降过程中所成型高填方DEM数据包括沉降过程中所成型高填方顶面高程Zj(x,y)；步骤七、沉降过程中所成型高填方的损失体积和压实度计算：所施工高填方施工成型后，在所成型高填方沉降的过程中，对所成型高填方的损失体积和压实度进行计算，并获取所成型高填方的损失体积和所施工高填方的压实度之间关系，具体过程为：步骤701、所成型高填方的损失体积和压实度计算：首先，采用所述数据处理设备且根据公式Vj＝∫∫∑(Zd(x,y)-Zj(x,y))ds，并结合步骤二中所存储的所成型高填方的顶面高程Zd(x,y)和步骤六中所存储的沉降过程中所成型高填方的顶面高程Zj(x,y)，得到沉降过程中所成型高填方的损失体积Vj；然后，采用所述数据处理设备且根据公式并结合步骤四中所成型高填方的质量m1，得到沉降过程中所成型高填方的干密度ρ2，并存储至所述存储器内；再采用所述数据处理设备且根据公式得到沉降过程中所成型高填方的压实度λj，并存储至所述存储器内；步骤702、沉降过程中所成型高填方的损失体积和所成型高填方的压实度之间关系的获取：采用所述数据处理设备且根据公式ρ1V1＝ρj(V1-Vj)，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹杰，杨超，郑建国，张继文，李攀，刘智，
申请(专利权)人：机械工业勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61