[发明专利]一种基于时序InSAR技术在全封闭式高铁中的监测方法

说明书

本发明针对全封闭式高铁无法通过非接触式测量模式进行监测的问题，提出了一种基于时序InSAR技术在全封闭式高铁中的监测方法，通过利用PS‑InSAR技术和SBAS‑InSAR技术对全封闭式高铁进行监测，计算出高铁各位置的沉降值和沉降速率。通过筛选全封闭式高铁上的PS点，留下穿过主体结构散射在路基上的PS点，可以准确获得全封闭式高铁路基的形变信息；通过区域半径法获取目标点的形变值，可以提高目标点的监测精度，并可以计算各位置处的形变量；由于全封闭式声屏障可以最大程度上降低高铁噪声，利用时序InSAR技术对全封闭式高铁进行沉降监测不仅可以代替日常水准测量还对全封闭式高铁灾害预警有着重大意义。

技术领域

本发明属于变形监测领域，具体涉及一种基于时序InSAR技术在全封闭式高铁中的监测方法。

背景技术

随着地面沉降悄无声息地发生着，对高速铁路也造成了巨大的影响，当高铁列车高速行驶在地面沉降地区，特别是不均匀地面沉降区域，容易导致部分地区高铁路基和桥梁发生变形，使高铁的运行受到了威胁。伴随着高速铁路的快速发展，高速铁路带来的噪声污染变成了首要的环境问题，高速铁路产生的最大环境问题为噪声污染。高速铁路产生的噪声列为国际七大环境污染问题之一。而京雄高铁的固霸特大桥上打造了一条全封闭式“隔音隧道”高铁，是国内首创的外围由金属隔音板建成的全封闭式高铁，将最大程度降低高铁通过时产生的噪声。京雄高铁的“隔音隧道”不仅作为高速铁路发展的重要创新，也在高铁噪声的保护方面起着巨大贡献。

高速铁路的沉降观测包括路基、桥涵、隧道沉降观测、高铁控制网的复测及轨道检测等工作内容。高铁沉降监测中重要的是路基、桥梁和隧道部分，其中它们的过渡段最容易发生不均匀沉降，这也是高速铁路工程建设中最薄弱的环节，使高速铁路的运行直接受到了威胁。高速铁路传统的监测方法包括精密水准测量、精密三角高程测量和液体静力水准测量等。传统监测手段虽可以精确地监测到高铁沉降信息，但需花费大量时间和成本，也无法大面积反映出高铁沿线形变趋势。

比起常规的水准测量技术模式，合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术属于非接触式测量模式，InSAR技术具有成本低、安全性高、不受天气影响、全天候不间断观测、监测周期长和监测精度高等特点。永久散射体干涉测量技术(PS-InSAR)和小基线集干涉测量技术(SBAS-InSAR)适用于监测物体长时间段形变趋势的变化，随着近几年InSAR技术的成熟，高铁的沉降监测中慢慢地加入了这项新技术，该技术监测的形变速率和监测的沉降量精度均可达到毫米级别。

国内InSAR技术在高铁和公路方面的研究还处于上升阶段，随着中国高速铁路的迅速发展，越来越多的学者进行InSAR技术在高铁沉降方面的研究。在研究初期，马传广等人将InSAR技术应用在高速铁路采空区的地质选线中去。京津地区是中国铁路发展创源地，2014年师红云利用时序InSAR技术选用C波段的雷达数据对京津高铁进行沉降稳定性评估。2017年周玉营等人利用45景高分辨率Terra SAR-X影像数据通过PS-InSAR方法获取京津高铁北京路段地面沉降的分布信息。

发明内容

针对全封闭式高铁无法通过非接触式测量模式进行监测的问题，本发明提出一种基于时序InSAR技术在全封闭式高铁中的监测方法，通过利用PS-InSAR技术和SBAS-InSAR技术对全封闭式高铁进行监测，计算出高铁各位置的沉降值和沉降速率，以达到与传统水准测量相同的效果。

一种基于时序InSAR技术在全封闭式高铁中的监测方法，包括以下步骤：

步骤1、获取研究区域的影像数据，确定全封闭式高铁路段范围并对影像进行裁剪，同时配合精密轨道数据和DEM数据得到全封闭式高铁的影像数据；

步骤2、利用PS-InSAR技术进行时序干涉处理，通过控制振幅离差指数和干系数阈值来获取PS点；

步骤3、将全封闭式高铁上得到的PS点通过区域半径法获取目标点的形变值，利用空间位置关系计算各位置处的形变值；