[发明专利]基于DINSAR的高压输电铁塔顶端倾斜位移监测方法

说明书

技术领域

本发明属于DINSAR图像处理技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于DINSAR技术的高压输电铁塔顶端倾斜位移监测方法。

背景技术

星载干涉合成孔径雷达(INSAR)技术最初主要是用于地形测绘，获取高精度高程(DEM)数据。差分INSAR(DINSAR)技术是在INSAR的基础上拓展得到，主要用于地表形变探测。星载DINSAR系统数据处理主要步骤包括：复图像配准、干涉图生成、干涉相位滤波、干涉图去平地效应、干涉相位解缠以及地表形变获取等。

DINSAR的基本原理是通过对同一区域不同时刻获取的两幅图像，通过干涉获取相位差，此相位差包含地形高低起伏引起的相位和不同时刻之间地形形变引起的相位两部分，通过结合已知的DEM数据剔除掉地形起伏引起的相位，从而获取地形形变的相位。

然而目前传统的DINSAR模型是假定地面没有叠掩的情况下提取地表的形变信息。对于高压输电铁塔等竖直放置在地面的线状物体而言，由于竖直放置在地面的几何特性，在SAR图像上铁塔的顶端会和地面的某点叠掩在同一个像素上，因此无法通过传统的DINSAR方法提取输电铁塔的倾斜位移。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于DINSAR的高压输电铁塔顶端倾斜位移监测方法，以解决现有DINSAR技术不能提取不同时刻竖直放置在地面的线状物体如高压输电铁塔的顶端倾斜位移的问题。

为实现上述发明目的，本发明一种基于DINSAR的高压输电铁塔顶端倾斜位移监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、在同一监测点，利用星载DINSAR系统分别获取高压输电铁塔在不同时刻的两幅SAR图像，再将两幅不同时刻SAR图像共轭相乘得到干涉相位图，最后从干涉相位图中提取出每个高压输电铁塔所在的像素矩形区域；

(2)、将所有的高压输电铁塔所在的像素矩形区域沿着距离向依次排列，形成一个初始干涉相位图；

(3)、利用FFT计算初始干涉相位图中干涉条纹频率，根据干涉条纹频率剔除高压输电铁塔的竖直高度相位，得到残留相位图；

(4)、对残留相位图中每个高压输电铁塔进行相位解缠，得到每个高压输电铁塔因顶端倾斜位移引起的真实差分干涉相位；

(5)、根据真实差分干涉相位计算高压输电铁塔的顶端倾斜位移。

其中，所述步骤(3)中，获取残留相位图的方法为：

设初始干涉相位图由n×n个像素点组成；对初始干涉相位图中所有行的像素点的像素值对应叠加取平均后成一行，即1×n个像素点，然后对此行做FFT变换，在变换后的频谱中寻找频率值最大的频点，即为干涉条纹频率；再对变换后的频谱进行圆周位移，使干涉条纹频率位移到0频处，得到位移后的频谱；最后通过对位移后的频谱做IFFT变换，从而可以剔除高压输电铁塔的竖直高度相位，IFFT变换后的图像作为残留相位图；

所述步骤(4)中，对残留相位图中每个高压输电铁塔进行相位解缠的方法为：

设残留相位图中每个高压输电铁塔区域由1×m个像素点组成，每个像素点的像素值即为该像素点的像素残留相位值，且残留相位缠绕在(-ππ)的主值之间，其中，m＝n/k，k表示残留相位图中高压输电铁塔的个数；

设高压输电铁塔区域的最左端第一个像素点的真实差分干涉相位为0，然后从左至右逐一判断，若此像素残留相位值与相邻左边像素残留相位值之差大于-π，则将此差值与此像素相邻左边的真实差分干涉相位之和作为此像素点的真实差分干涉相位，反之，若此差值小于-π，则将2π与此像素相邻左边的真实差分干涉相位之和作为此像素点的真实差分干涉相位，最终得到最右端所在像素点的真实差分干涉相位，并作为该高压输电铁塔顶端倾斜位移引起的真实差分干涉相位。

所述步骤(5)中，根据真实差分干涉相位计算高压输电铁塔的顶端倾斜位移需利用以下公式来计算：

其中，|C₁C₂|表示铁塔的顶端倾斜位移，φ_tower为高压输电铁塔顶端倾斜位移引起的真实差分干涉相位，θ为卫星的入射角，λ为发射雷达的电磁波波长。

本发明的发明目的是这样实现的：