[发明专利]一种边坡质点位移轨迹监测实时跟踪方法及系统

说明书

本发明公开了一种边坡质点位移轨迹监测实时跟踪方法及系统，该方法包括获取地基雷达干涉二维SAR影像及雷达数据，对目标质点附近邻域的形变量进行二阶曲面拟合，执行梯度下降法得到目标质点的运行轨迹点，当满足迭代条件时依次连接每个运行轨迹点，生成目标质点运行轨迹。本发明通过对目标质点附近邻域的形变量进行二阶曲面拟合，并根据拟合曲面在目标质点处的梯度得到运行轨迹点，解决了传统边坡形变监测系统无法精确监测目标的形变趋势及形变方向的问题，进而实现边坡质点位移形变监测实时追踪，提高了监测的准确性以及监测效率。

技术领域

本发明属于边坡监测技术领域，具体涉及一种边坡质点位移轨迹监测实时跟踪方法及系统。

背景技术

滑坡灾害属于世界上最为严重的地质灾害之一，这种地质灾害严重威胁国家财产安全及人民生命安全。通常将边坡形成原因的不同分为两类，分别为人工边坡和自然边坡。地壳运动过程中自然形成的边坡为自然边坡，例如山坡。人工开挖或填方形成的边坡为人工边坡。边坡有多种破坏类型，如崩塌、剥落、滑坡等，其中滑坡灾害是最为常见也是危害性最大的一种灾害。边坡在不稳定的情况下发生大规模位移，造成山体或土体的滑坡。一旦发生滑坡，不仅会影响到交通安全，增加建设成本，延误工期，也会导致人民群众的生命财产损失。

随着科技的进步，越来越多边坡监测方法涌现出来。传统测量方法，例如大地测量法，通过测角和测距来获得测量数据，但这一方法局限性大，受气候以及地形限制，应用不广泛。边坡位移监测法中，使用位移计、测斜仪等仪表进行测量。这种方法的测量内容包括边坡表面及内部产生的位移。边坡位移监测法的能测得边坡表面的位移数据进而可以监测边坡的稳定性。但这一方法中测量仪器需深入边坡内部，易造成仪器损坏，测量灵敏性差，进而导致对边坡无法准确监控，对滑坡灾害无法预测、仪器不易更换的上问题，另一方面，在测量边坡位移是多个传感器串联使用，导致测量误差被放大。

发明内容

为了解决传统的边坡监测系统不能清晰地监测出监测目标的形变趋势及形变方向的问题，本发明提供了一种边坡质点位移轨迹监测实时跟踪方法及系统。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种边坡质点位移轨迹监测实时跟踪方法，包括以下步骤：

S1、获取地基雷达干涉二维SAR影像及雷达数据；

S2、选取目标质点，构建三维形变场坐标系，并对目标质点附近邻域的形变量进行二阶曲面拟合，生成形变场；

S3、计算步骤S2中形变场在目标质点处的梯度，执行梯度下降法得到目标质点的运行轨迹点；

S4、判断运行轨迹点处的梯度的模是否小于设定阈值，若是则执行下一步骤，否则将运行轨迹点作为目标质点，返回步骤S2；

S5、依次连接每个运行轨迹点，生成目标质点运行轨迹。

进一步地，所述步骤S2具体包括以下分步骤：

S21、选取目标质点，构建以目标质点经度为X轴、纬度为Y轴、累计形变量为D轴的三维形变场坐标系，并将目标质点附近邻域进行栅格化处理；

S22、以目标质点为中心，选取一个N*N的矩形区域，并对该区域的形变值进行二阶曲面拟合；

S23、将观测时间范围划分为M个时段，分别计算每个时段内的形变累加量，得到M个形变场。

进一步地，所述步骤S3具体包括以下分步骤：

S31、计算每个时段中形变场在目标质点处各个方向上的方向导数；

S32、沿方向导数最大的方向计算形变场在目标质点处的梯度；

S33、以梯度的模为步长，沿梯度方向执行梯度下降法，移动目标质点得到运行轨迹点。