[发明专利]一种桥梁形变监测方法

权利要求书

1.一种桥梁形变监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，选取一种雷达遥感卫星SAR影像数据源，在研究时间和地理空间维度上对桥梁基础设施进行完整覆盖；

步骤二，基于时序SBAS-InSAR技术对选取SAR影像数据源进行干涉处理，得到研究桥梁基础设施监测时间内的详细形变信息；

步骤三，对步骤二所获取的桥梁设施详细形变信息进行点线式统计分析，评价研究桥梁设施形变演变趋势。

2.根据权利要求1所述的桥梁形变监测方法，其特征在于，在步骤一中选取SAR影像数据源的原则为：SAR影像数据平面分辨率为m级别，处于相同运行轨道，在持续时间上超过一年，在覆盖空间范围上高度重叠且完全覆盖桥梁设施区域范围。

3.根据权利要求1所述的桥梁形变监测方法，其特征在于，在步骤二中基于时序SBAS-InSAR技术处理获取研究桥梁基础设施监测时间内的详细形变信息，具体分项步骤如下:

首先，对桥梁设施形变监测影响范围区间化处理，以桥梁设施实际空间长度和宽度作为建立缓冲区间要素，设立地理空间面上的桥梁设施形变影响区间；

通过时序SBAS-InSAR技术对SAR影像数据集进行干涉处理，干涉处理过程关键在于减少各种相对误差源的引入，从而获取精度最优解的形变监测成果；

其中，数据干涉处理思路还应遵循从整体到局部的原则：先整体处理原始幅宽SAR影像数据集，再者局部裁剪处理相关桥梁设施影响区域；

最后，叠加多次干涉处理成果统一分析得到最优化桥梁设施区间监测形变成果。

4.根据权利要求3所述的桥梁形变监测方法，其特征在于，在步骤二中，桥梁设施形变影响区间构建：通过谷歌地球软件采样出桥梁地理中心线要素，再通过Arcgis软件基于中心线要素设置好桥梁空间长度和空间宽度阈值，生成相关桥梁设施缓冲区间。

5.根据权利要求1所述的桥梁形变监测方法，其特征在于，在步骤二中，基于时序SBAS-InSAR技术处理数据成果，其依据为：从小基线集公式来看，当A秩亏时，A^TA成奇异值，可若存在L个基线集时，A的秩为N-L+1，数据集的解就变为无穷大(N≤M)

以SVD方法去解构公式，SVD方法的核心就是求解最小范数的最小二乘解，对A求解得：

A＝USV^T (1)

上公式(1)中，S为对角矩阵M×M，U为正交矩阵M×M，V则表示矩阵N×N，当M＞N时，M-N为特征值＝0的数量，而A秩亏，只存在L-1个

综合以上，S为：

S＝diag(σ₁,.....,σ_N-L+1,0,....,0) (2)

σ_i为奇异值，由此分解可以得到最小范数的最小二乘解：

其中A⁺＝VS⁺U^T (4)

由于S⁺＝diag(1/σ₁,.....,1/σ_N-L+1,0......0)，可以得到：

其中，U与V的列向量表示为ui和vi；为了求解物理意义上的解，将公式(5)中的未知数改为：

将公式(6)代入公式(5)得：

矩阵模式下：

Bv＝δφ (8)

公式(8)中，B矩阵仍以M×N阶形式表示，利用SVD解算最小范数的最小二乘解，求得模型目标点形变速率值，从而反演出地表模型形变相位值，由于模型相位值与真实形变相位值存在残差影响，作差去除后还需要考虑到大气延迟相位的叠加影响，最后通过大气高通滤波模型同样消减。

6.根据权利要求1所述的桥梁形变监测方法，其特征在于，在步骤三中，运用点线式统计分析法对步骤二中所取得的桥梁设施区间内形变监测成果进行评价，其详细分项步骤为：根据建立好的桥梁设施独立区间矢量文件筛选形变点位；根据筛选后桥梁设施区间内的形变点位的年形变速率值统计出年平均形变速率值和最大形变速率差值进行评价；根据桥面中心线作为InSAR年速率结果的剖面线提取该中心线形变点在距离上的形变演变分析；根据桥梁设施形变状况选取形变特征点在监测时间序列上进行历史演变分析；根据桥梁设施的形变一般发展规律和InSAR监测分析成果对桥梁未来形变趋势做出总结。