[发明专利]一种高速铁路结构体沉降监测新方法

说明书

技术领域

本发明涉及高铁结构体沉降监测技术，特别是涉及采用合成孔径雷达差分干涉测量与精密水准测量联合的监测技术。

背景技术

我国的高铁运营里程已经达到世界第一位，使得人们的出行更加方便快捷。同时，随着列车运行速度的提高，作为保证高铁运营安全的沉降监测工作显得更加重要，工作量也进一步扩大。

目前，我国进行高铁结构体沉降监测主要采用精密水准测量方法，利用水准仪人工上线进行测量。该方法具有操作简单、监测精度高、技术成熟等优点，但是也存在明显的不足：（1）对于采用封闭立交模式和公交化运营方式的高铁，需要夜间高铁停运时上线作业，可用的工作时间短，作业难度及风险较大，工作效率低；（2）受天气条件影响较大，需要避开大风雨雪雾等天气；（3）需要大量的人力和设备；（4）观测周期较长，不同监测点位的精度不一致。

另外，静力水准仪测量也作为一种沉降监测方法进行研究。该方法自动化程度较高，监测精度也比较高，近年来也用于高铁结构体沉降监测试验。但是，该设备适宜局部小范围的结构体沉降监测，设备成本和维护成本高。

现有高铁结构体沉降监测技术正处于研究改进和发展中。

发明内容

针对现有高铁结构体沉降监测技术方面存在的问题，本发明推出一种新的高速铁路结构体沉降监测方法，其目的在于，将精密水准测量与PSI测量技术结合，对研究区域内的高铁结构体沉降进行长短周期的定期监测，再通过后续数据处理得到高铁结构体每一短周期内的沉降监测结果。

PSI（Permanent Scatter Interferometric SAR，永久散射体合成孔径雷达干涉测量）技术是近几年快速发展起来的新技术，通过航天遥感雷达卫星，定期在数百公里的高空获取地面研究区域的雷达影像数据，对多期雷达影像数据进行处理，得到地表上相对稳定的地物在一定周期内的微小形变量。PSI技术具有无接触、野外工作量小、受天气影响小等优点。尤其是伴随着雷达影像数据的时空分辨率越来越高，多种雷达数据处理新方法不断出现，使PSI技术得到更广范应用。但是，PSI技术目前基本上还用于区域沉降监测，而且PSI获取的是相对沉降量，而不是绝对沉降量，还没有直接应用于高铁结构体沉降监测。

本发明将精密水准测量与PSI测量技术结合起来，通过提取高铁结构体上的PS（Permanent Scatters，永久散射体）点数据，利用人工角反射器（Corner Reflector,CR）精密水准监测结果以及高铁结构体的长周期精密水准监测结果对PSI时序沉降监测结果进行验证和较正，获得研究区域内准确的高铁结构体沉降变化数据。

本发明所涉及的高速铁路结构体沉降监测新方法，具体步骤包括：布设人工角反射器，对人工角反射器进行水准监测，对高铁结构体进行水准监测，采用PSI提取高铁结构体沉降信息，对高铁结构体上PSI沉降监测结果进行整体优化，利用高铁结构体精密水准监测成果对PSI结果进行局部改正，生成高铁结构体沉降监测分析报告。

S1、布设人工角反射器

根据研究区域内高铁沿线地物情况，在研究区域内布设人工角反射器，人工角反射器尽量布设在人工地物稀疏、植被或者农田大范围覆盖区域内。人工角反射器数量不少于2个，人工角反射器距离高铁垂直距离不超过2公里。

S2、对人工角反射器进行精密水准监测

采用精密水准测量的方式，对地面布设的人工角反射器进行定期沉降监测，监测周期与SAR（合成孔径雷达）数据观测周期一致；每个监测周期在SAR数据获取前后5天内完成，通过精密水准平差计算获取人工角反射器的水准沉降监测结果。

S3、对高铁结构体进行精密水准监测

采用精密水准测量的方式，对研究区域内高铁结构体进行定期的沉降监测，监测周期是SAR数据获取周期的3-12倍，且水准沉降监测不少于2个周期，每个监测周期不超过15天，通过平差计算获取高铁结构体精密水准沉降监测成果。

S4、采用PSI提取高铁结构体沉降信息

定期在高铁研究区域内获取高分辨率的SAR影像数据，SAR影像数据空间分辨率不低于3米，并按照PSI技术流程对SAR影像进行处理，处理过程中选择相对稳定的PS点作为解缠参考点，得到整个研究区域内基于时序的地表区域沉降信息；并从整个研究区域的时序沉降监测信息中分离出高铁结构体的时序沉降监测信息，即PSI沉降监测结果。

S5、对PSI沉降监测结果进行整体优化

利用人工角反射器的精密水准周期监测结果，对高铁结构体的PSI时序沉降监测结果进行整体优化，消除系统误差。