一种地基雷达滑坡监测预警方法及预警系统技术方案

本发明专利技术提供了一种地基雷达滑坡监测预警方法，包括：将图像数值超过阈值的分辨单元投影至三维空间，获取对应的三维点云；使用空间聚类方法对三维点云进行聚类，并去除孤立的噪声点；将处理后的各个聚类簇生成mesh网格，计算各个聚类簇的表面积；若某个聚类簇的图像数值超预警阈值，且该聚类簇的表面积超过面积预警阈值，则发布预警信息。本发明专利技术的预警方法根据聚类簇的图像数值及表面积进行预警，综合考虑了滑坡事故的时间属性特征和空间属性特征，提高了预警信息发布的科学性，可以有效避免由于噪声点产生的误报警现象。本发明专利技术还提供了一种地基雷达滑坡监测预警系统，该系统采用上述预警方法。预警方法。预警方法。

【技术实现步骤摘要】
一种地基雷达滑坡监测预警方法及预警系统


[0001]本专利技术涉及滑坡监测
，具体涉及一种地基雷达滑坡监测预警方法及预警系统。

技术介绍

[0002]形变监测是桥梁、大坝、高耸建筑物工程安全监测以及滑坡、泥石流、崩塌等地质灾害监测的关键技术手段之一，通过对形变监测数据进行分析研究，进行事前预警预报，可以极大提高灾害应急能力，有效降低事故的危害程度。
[0003]地基合成孔径雷达是基于合成孔径雷达成像和差分干涉测量原理，通过主动电磁波方式获取整个监测区域整体的形变数据，能够全天时、全天候进行大范围形变监测，且监测数据的精度可达亚毫米级，在地质灾害等监测领域具有十分广阔的应用前景。由于地基合成孔径雷达数据具有高震荡性，且相邻监测数据中监测点的数量和位置会随着地物反射电磁波的强度变化而变化，造成监测数据的分析和处理比较复杂。目前对于滑坡事件，应用最广泛的监测方法是阈值预警法，在相关指标超限后进行预警，常使用累计形变、形变速率、形变速率倒数等指标进行阈值预警。
[0004]基于斋藤迪孝提出滑坡的三阶段变形规律，滑坡灾害发生前会经过初始变形、等速变形和加速变形三个阶段，边坡在初始变形和等速变形阶段整个形变累计的过程较为平稳，不会出现短时间内形变值骤然增大的情况，因此可以监测变形的累计值、变形速率等进行预警。但是变形不仅仅在时间上具有一定的规律，在空间上也有一定的规律。根据地理学第一定律，任何事物都是与其他事物相关的，只不过相近的事物关联更紧密，滑坡也是这样，滑坡事故发生时区域内的地面点都会发生较大的变形，且这些变形点在空间上是连续的，不存在某几个孤立点滑动的滑坡事故。
[0005]因此，采用累计形变、形变速率、形变速率倒数等阈值进行预警时，仅考虑了滑坡事件的时间属性特征，没有考虑其空间属性特征。再加上地基合成孔径雷达监测点数据容易受到大气扰动等环境变化的影响，监测数据中存在噪声点，若采用单次形变、累计形变、形变速率、形变速率倒数等阈值进行预警，很容易将噪点数据判定为预警数据，进而发送错误的预警信息。
[0006]综上所述，急需一种地基雷达滑坡监测预警方法及预警系统以解决现有技术中存在的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术目的在于提供一种地基雷达滑坡监测预警方法，旨在解决现有预警方法容易由于噪点数据产生误报警的问题，具体技术方案如下：
[0008]一种地基雷达滑坡监测预警方法，包括以下步骤：
[0009]步骤S1：将图像数值超过阈值的分辨单元投影至三维空间，获取对应的三维点云；
[0010]步骤S2：使用空间聚类方法对三维点云进行聚类，并去除孤立的噪声点；
[0011]步骤S3：将步骤S2处理后的各个聚类簇生成mesh网格，计算各个聚类簇的表面积；
[0012]步骤S4：若某个聚类簇的图像数值超预警阈值，且该聚类簇的表面积超过面积预警阈值，则发布预警信息。
[0013]以上技术方案中优选的，所述图像数值为当次形变值、形变速率或累计形变值。
[0014]以上技术方案中优选的，在步骤S1之前，将雷达的结果数据设置为三通道的图像数据；第一通道为当次形变值，第二通道为上一次形变值，第三通道为累积形变值；根据第一通道和第二通道的数据计算每个分辨单元的形变速率。
[0015]以上技术方案中优选的，所述步骤S2中，采用DBSCAN算法对三维点云进行聚类；
[0016]DBSCAN算法的扫描半径为eps，最少点个数为minPts，其中：d≤eps≤4d，10≤minPts，d为三维点云的分辨率。
[0017]以上技术方案中优选的，所述步骤S3中计算聚类簇表面积的步骤如下：
[0018]步骤S3.1：在聚类簇中随机选择一个点，基于该点进行临近搜索到第二个点，两个点生成一个线段，基于该线段中点进行临近搜索到第三个点，根据三个点生成种子三角面；
[0019]步骤S3.2：在种子三角面中选取一条边，利用该边的中点进行临近搜索找到最近的点，利用找到的最近点跟这条边两端的点组成一个新的种子三角面；
[0020]步骤S3.3：重复步骤S3.2，直到没有能使用的边提供临近搜索生成新的种子三角面为止，退出循环；
[0021]步骤S3.4：输出mesh网格，其中包含生成的所有种子三角面；
[0022]步骤S3.5：计算mesh网格包含的所有种子三角面的面积之和，获得该聚类簇的表面积。
[0023]以上技术方案中优选的，所述步骤S4中，在监测系统界面显示聚类簇对应的mesh网格和滑坡面积值。
[0024]以上技术方案中优选的，所述滑坡面积值等于对应聚类簇的表面积。
[0025]本专利技术还提供一种地基雷达滑坡监测预警系统，该系统采用上述的预警方法。
[0026]应用本专利技术的技术方案，具有以下有益效果：
[0027]本专利技术的预警方法根据聚类簇的图像数值及表面积进行预警，综合考虑了滑坡事故的时间属性特征和空间属性特征，提高了预警信息发布的科学性，可以有效避免由于噪声点产生的误报警现象。本专利技术的方法能够实现精准可靠的监测预警，为后续的事故应急处置提供数据支撑。
[0028]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。
附图说明
[0029]构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0030]图1是预警方法的流程示意图；
[0031]图2是种子三角面生成示意图；
[0032]图3是新的种子三角面生成示意图；
[0033]图4是mesh网格示意图。
具体实施方式
[0034]为了便于理解本专利技术，下面将对本专利技术进行更全面的描述，并给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。
[0035]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。
[0036]实施例1：
[0037]现有雷达的结果数据是单通道的图像数据，只记录当次形变值。本实施例中，将雷达的结果数据设置为三通道的图像数据；第一通道为当次形变值，第二通道为上一次形变值，第三通道为累积形变值；根据第一通道和第二通道的数据计算每个分辨单元的形变速率。
[0038]这样，仅使用当次图像数据即可判断当次形变值、形变速率和累计形变量是否超预警阈值。
[0039]参见图1，本实施例的地基雷达滑坡监测预警方法包括以下步骤：
[0040]步骤S1：将图像数值超过阈值的分辨单元投影至三维空间，获取对应的三维点云；
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地基雷达滑坡监测预警方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：将图像数值超过阈值的分辨单元投影至三维空间，获取对应的三维点云；步骤S2：使用空间聚类方法对三维点云进行聚类，并去除孤立的噪声点；步骤S3：将步骤S2处理后的各个聚类簇生成mesh网格，计算各个聚类簇的表面积；步骤S4：若某个聚类簇的图像数值超预警阈值，且该聚类簇的表面积超过面积预警阈值，则发布预警信息。2.根据权利要求1所述的地基雷达滑坡监测预警方法，其特征在于，所述图像数值为当次形变值、形变速率或累计形变值。3.根据权利要求2所述的地基雷达滑坡监测预警方法，其特征在于，在步骤S1之前，将雷达的结果数据设置为三通道的图像数据；第一通道为当次形变值，第二通道为上一次形变值，第三通道为累积形变值；根据第一通道和第二通道的数据计算每个分辨单元的形变速率。4.根据权利要求1所述的地基雷达滑坡监测预警方法，其特征在于，所述步骤S2中，采用DBSCAN算法对三维点云进行聚类；DBSCAN算法的扫描半径为eps，最少点个数为minPts，其中：d≤eps≤4d，10≤minPts，d为三维点云的分辨率。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜年春，沈向前，粟闯，
申请(专利权)人：中国有色金属长沙勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：