基于InSAR技术的建筑形变监测方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术是关于一种基于InSAR技术的建筑形变监测方法和装置，方法包括：获取InSAR建筑形变监测结果，并基于InSAR技术提取PS点的三维空间位置数据，估计不同区域的地面高程值；根据不同区域的地面高程值和PS点的实测高程值，将所有PS点划分为地面PS点和建筑上部结构PS点；根据每栋建筑物对应的地面PS点和建筑上部结构PS点确定该栋建筑物地面和上部结构的关键测量点；分别对每栋建筑物地面和上部结构的每个关键测量点的形变序列进行分解，以确定建筑物地面和上部结构的关键测量点的累积沉降值、累积倾斜值、近期沉降值和近期倾斜速率值，进而评估建筑物的形变安全等级。通过该技术方案，能较精确地分析建筑物安全特征，为建筑形变安全监测提供高效的技术支持。

【技术实现步骤摘要】
基于InSAR技术的建筑形变监测方法和装置
本公开涉及合成孔径雷达
，尤其涉及一种基于InSAR技术的建筑形变监测方法和装置。
技术介绍
近年来，国内每年都会发生多起建筑安全事故。一般来说，在建筑坍塌前，都会先发生微小形变。当前，水准、全站仪等地面测量技术是建筑形变测量的主要方式，但这种方式存在巡检效率低，巡检结果受主观影响大等方面问题，在大面积风险隐患排查过程中难以有效开展工作。作为一种遥感技术手段，星载InSAR技术具有监测覆盖范围广、全天时全天候观测，形变测量精度高等优势。能全面提升建筑形变安全普查效率。当前，国内外很多技术团队都采用InSAR技术分析建筑物的形变特征。但在分析过程中，均是将建筑物区域内所有PS点看作一个整体。考虑到建筑区域内地面和建筑上部结构一般具备不同的形变特征，整体的分析方式很难从细节上准确反映建筑物的形变安全状态。同时，考虑到InSAR测量的是PS点的整体形变，同时包含趋势型形变、周期型形变等不同类型的形变。其中趋势型形变才是影响建筑安全的最重要因素。如果简单地分析原始形变测量曲线，可能会影响建筑安全分析结果。
技术实现思路
为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种基于InSAR技术的建筑形变监测方法和装置，能在时间和空间维度，精确计算建筑物不同位置的沉降\倾斜信息，能较精确地分析建筑物安全特征，进而为建筑形变安全监测提供高效的技术支持。根据本公开实施例的第一方面，提供一种基于InSAR技术的建筑形变监测方法，所述方法包括：获取InSAR建筑形变监测结果，并基于InSAR技术提取PS点的三维空间位置数据；根据提取的PS点的三维空间位置数据估计不同区域的地面高程值；根据所述不同区域的地面高程值和PS点的实测高程值，将所有PS点划分为地面PS点和建筑上部结构PS点；根据每栋建筑物所对应的地面PS点和建筑上部结构PS点确定该栋建筑物地面和上部结构的关键测量点；分别对每栋建筑物地面和上部结构的每个关键测量点的形变序列进行分解，以确定建筑物地面和上部结构的关键测量点的累积沉降值、累积倾斜值、近期沉降值和近期倾斜速率值；根据所述建筑物地面和上部结构的关键测量点的累积沉降值、累积倾斜值、近期沉降值和近期倾斜速率值，评估所述建筑物的形变安全等级。在一个实施例中，优选地，根据提取的PS点的三维空间位置数据估计不同区域的地面高程值，包括：根据提取的PS点的三维空间位置数据，建立平面矩形网格，每个平面矩形网格均为独立的采样区域；针对每个采样区域，计算其地面高程值的初次估计值；对所述初次估计值进行校验；根据每个采样区域的中心位置和其地面高程值的初次估计值，从所有PS点中筛选出潜在地面PS点；根据所述建筑物对应的目标区域，对其进行小网格划分，其中，所述小网格远小于所述采样区域对应的平面矩形网格；针对每个小网格，计算所述小网格中所有潜在地面PS点的平均高程值，以确定所述小网格的地面高程值的二次估计值；对所述二次估计值进行滤波分析，以确定所述小网格对应的地面高程值。在一个实施例中，优选地，所述针对每个采样区域，计算其地面高程值的初次估计值，包括：针对每个采样区域，统计采样区域内PS点的高程值分布；计算出PS点分布数量最多的N个高程值；从所述N个高程值中选取最低的取值作为该采样区域的地面高程值的初次估计值。在一个实施例中，优选地，所述根据每个采样区域的中心位置和其地面高程值的初次估计值，从所有PS点中筛选出潜在地面PS点，包括：根据每个采样区域的中心位置和其地面高程值的初次估计值，建立Delaunay三角网格；通过Delaunay三角插值方法，获取每个PS点位置处对应的地面高程估计值hEPSG；判断每个PS点的实测高程值和地面高程估计值的差值是否在预设差值范围内；将实测高程值和地面高程估计值的差值在预设差值范围内的PS点确定为潜在地面PS点。在一个实施例中，优选地，根据所述不同区域的地面高程值和PS点的实测高程值，将所有PS点划分为地面PS点和建筑上部结构PS点，包括：根据每个PS点位置处的地面高程值hPSG、实测高程值hPS和预设阈值hTh3，采用以下公式对PS点进行划分：其中，所述误差PS点将被剔除。在一个实施例中，优选地，根据每栋建筑物所对应的地面PS点和建筑上部结构PS点确定该栋建筑物地面和上部结构的关键测量点，包括：针对每栋建筑物所对应的地面PS点和建筑上部结构PS点，采用层次聚类法获取同类PS点集合，以得到地面聚类点和上部结构聚类点；根据所述地面聚类点和上部结构聚类点，分别搜索地面最大沉降聚类点对和最大倾斜聚类点对，及上部结构最大沉降聚类点对和最大倾斜聚类点对，作为该栋建筑物地面和上部结构的关键测量点。在一个实施例中，优选地，根据所述建筑物地面和上部结构的关键测量点的累积沉降值、累积倾斜值、近期沉降值和近期倾斜速率值，评估所述建筑物的形变安全等级，包括：根据所述建筑物地面和上部结构的关键测量点的累积沉降值、累积倾斜值、近期沉降值和近期倾斜速率值，分别对其进行风险评估；从各项风险评估结果中，选取最高等级作为所述建筑物的形变安全等级。根据本公开实施例的第二方面，提供一种基于InSAR技术的建筑形变监测装置，所述装置包括：提取模块，用于获取InSAR建筑形变监测结果，并基于InSAR技术提取PS点的三维空间位置数据；估计模块，用于根据提取的PS点的三维空间位置数据估计不同区域的地面高程值；划分模块，用于根据所述不同区域的地面高程值和PS点的实测高程值，将所有PS点划分为地面PS点和建筑上部结构PS点；第一确定模块，用于根据每栋建筑物所对应的地面PS点和建筑上部结构PS点确定该栋建筑物地面和上部结构的关键测量点；第二确定模块，用于分别对每栋建筑物地面和上部结构的每个关键测量点的形变序列进行分解，以确定建筑物地面和上部结构的关键测量点的累积沉降值、累积倾斜值、近期沉降值和近期倾斜速率值；评估模块，用于根据所述建筑物地面和上部结构的关键测量点的累积沉降值、累积倾斜值、近期沉降值和近期倾斜速率值，评估所述建筑物的形变安全等级。根据本公开实施例的第三方面，提供一种针对角反射器的SAR高精度时序形变监测装置，所述装置包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为：获取InSAR建筑形变监测结果，并基于InSAR技术提取PS点的三维空间位置数据；根据提取的PS点的三维空间位置数据估计不同区域的地面高程值；根据所述不同区域的地面高程值和PS点的实测高程值，将所有PS点划分为地面PS点和建筑上部结构PS点；根据每栋建筑物所对应的地面PS点和建筑上部结构PS点确定该栋建筑物地面和上部结构的关键测量点；分别对每栋本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于InSAR技术的建筑形变监测方法，其特征在于，所述方法包括：/n获取InSAR建筑形变监测结果，并基于InSAR技术提取PS点的三维空间位置数据；/n根据提取的PS点的三维空间位置数据估计不同区域的地面高程值；/n根据所述不同区域的地面高程值和PS点的实测高程值，将所有PS点划分为地面PS点和建筑上部结构PS点；/n根据每栋建筑物所对应的地面PS点和建筑上部结构PS点确定该栋建筑物地面和上部结构的关键测量点；/n分别对每栋建筑物地面和上部结构的每个关键测量点的形变序列进行分解，以确定建筑物地面和上部结构的关键测量点的累积沉降值、累积倾斜值、近期沉降值和近期倾斜速率值；/n根据所述建筑物地面和上部结构的关键测量点的累积沉降值、累积倾斜值、近期沉降值和近期倾斜速率值，评估所述建筑物的形变安全等级。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于InSAR技术的建筑形变监测方法，其特征在于，所述方法包括：
获取InSAR建筑形变监测结果，并基于InSAR技术提取PS点的三维空间位置数据；
根据提取的PS点的三维空间位置数据估计不同区域的地面高程值；
根据所述不同区域的地面高程值和PS点的实测高程值，将所有PS点划分为地面PS点和建筑上部结构PS点；
根据每栋建筑物所对应的地面PS点和建筑上部结构PS点确定该栋建筑物地面和上部结构的关键测量点；
分别对每栋建筑物地面和上部结构的每个关键测量点的形变序列进行分解，以确定建筑物地面和上部结构的关键测量点的累积沉降值、累积倾斜值、近期沉降值和近期倾斜速率值；
根据所述建筑物地面和上部结构的关键测量点的累积沉降值、累积倾斜值、近期沉降值和近期倾斜速率值，评估所述建筑物的形变安全等级。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据提取的PS点的三维空间位置数据估计不同区域的地面高程值，包括：
根据提取的PS点的三维空间位置数据，建立平面矩形网格，每个平面矩形网格均为独立的采样区域；
针对每个采样区域，计算其地面高程值的初次估计值；
对所述初次估计值进行校验；
根据每个采样区域的中心位置和其地面高程值的初次估计值，从所有PS点中筛选出潜在地面PS点；
根据所述建筑物对应的目标区域，对其进行小网格划分，其中，所述小网格远小于所述采样区域对应的平面矩形网格；
针对每个小网格，计算所述小网格中所有潜在地面PS点的平均高程值，以确定所述小网格的地面高程值的二次估计值；
对所述二次估计值进行滤波分析，以确定所述小网格对应的地面高程值。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述针对每个采样区域，计算其地面高程值的初次估计值，包括：
针对每个采样区域，统计采样区域内PS点的高程值分布；
计算出PS点分布数量最多的N个高程值；
从所述N个高程值中选取最低的取值作为该采样区域的地面高程值的初次估计值。


4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据每个采样区域的中心位置和其地面高程值的初次估计值，从所有PS点中筛选出潜在地面PS点，包括：
根据每个采样区域的中心位置和其地面高程值的初次估计值，建立Delaunay三角网格；
通过Delaunay三角插值方法，获取每个PS点位置处对应的地面高程估计值hEPSG；
判断每个PS点的实测高程值和地面高程估计值的差值是否在预设差值范围内；
将实测高程值和地面高程估计值的差值在预设差值范围内的PS点确定为潜在地面PS点。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述不同区域的地面高程值和PS点的实测高程值，将所有PS点划分为地面PS点和建筑上部结构PS点，包括：
根据每个PS点位置处的地面高程值hPSG、实测高程值hPS和预设阈值hTh3，采用以下公式对PS点进行划分：



其中，所述误差PS点将被剔除。


6.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱茂，葛春青，李吉平，周海兵，班勇，王大伟，孙琪瑶，贾智慧，
申请(专利权)人：北京东方至远科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11