[发明专利]一种城市建筑物风险等级InSAR评估和预测方法

说明书

本发明公开了一种城市建筑物风险等级InSAR评估和预测方法，本发明属于建筑物风险预测领域，包括：获取城市建筑物的多通道SAR影像，提取多通道SAR影像中监测点，基于监测点的区域，得到城市建筑物的InSAR监测结果，其中监测点包括：永久散射体和分布式散射体；获取建筑物轮廓，基于建筑物轮廓和InSAR监测结果，得到形变参数，基于形变参数，对建筑物进行风险等级评估，其中形变参数包括：形变速度参数和角度畸变参数；构建应力‑孔隙水压力模型，基于设置好的建筑物风险等级，对数值模拟结果进行建筑物风险预测。本发明能够对发生地面沉降城区进行建筑物风险评估。

技术领域

本发明属于建筑物风险预测领域，特别是涉及一种城市建筑物风险等级InSAR评估和预测方法。

背景技术

城市化快速发展，人类活动愈加频繁。城市基础设施建设，尤其是地下工程，常导致地面沉降，进而危及临近建筑物。为保障人民生命财产安全，有必要对地面沉降和建筑物风险等级进行准实时评估和预测。

当前大地测量技术随已经在沉降监测方面得到成熟应用，但是，诸如全球定位系统和水准测量技术，考虑成本，无法实现成规模的大范围沉降监测。干涉合成孔径雷达遥感技术(InSAR)已经被证实能有效实现大范围区域监测的技术手段。利用微波信号，在多云多雨条件下，也可实现全天候监测。永久散射体InSAR技术利用多幅SAR图像识别永久散射体(PSs)，更是使测量精度达到了毫米级别。PSs指的是SAR图像上较为稳定的点，对应于监测场景中的高反射物体(如金属结构和裸露岩石)。为了增加低相干区域(如植物和路面)的点，有学者提出SqueeSAR来提取分布式散射体(DSs)。DSs与临近像素有相似的反射率值，因此DSs的相干性可以通过同质滤波得到改善。除算法上的优化，SAR卫星在过去十年中也取得了重大进展。特别是X波段高分辨率卫星(如TerraSAR-X和COSMO-SkyMed)的发射，相比于C波段卫星影像，分辨率提升，每平方公里像素点个数达到数万个。对建筑物，桥梁等需高精度测量的基础设施的形变监测提供了有力保障。实用型哨兵一号卫星(Sentinel-1)卫星的发射实现了全球范围内定期监测，每次重访时间达到12天，为大范围实时监测提供了保障。随着InSAR算法优化和SAR卫星的发展，InSAR已经被广泛应用于大区域尺度下建筑物风险评估。例如，有学者使用多时空InSAR(MTInSAR)和相对刚度方法结合的方法对伦敦Crossrail地下施工造成的建筑风险进行了评估，亦有学者使用多传感器卫星图像评估了滑坡运动引发建筑物损毁程度进行了评估。虽然InSAR在建筑物风险等级评估上的能力已经得到证明，其在建筑物形变和风险等级预测方面的应用相对较少。

发明内容

本发明的目的是提供一种城市建筑物风险等级InSAR评估和预测方法，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种城市建筑物风险等级InSAR评估和预测方法，包括：

获取城市建筑物的多通道SAR影像，提取所述多通道SAR影像中监测点，基于所述监测点的区域，得到城市建筑物的InSAR监测结果，其中所述监测点包括：永久散射体和分布式散射体；

获取建筑物轮廓，基于建筑物轮廓和所述InSAR监测结果，得到形变参数，基于所述形变参数，对建筑物进行风险等级评估，其中所述形变参数包括：形变速度参数和角度畸变参数；

对所述InSAR监测结果进行时序融合，得到SAR影像的时间序列，构建应力-孔隙水压力模型，将所述时间序列输入至应力-孔隙水压力模型，得到数值模拟结果，基于设置好的建筑物风险等级，对数值模拟结果进行建筑物风险预测。

优选地，所述多通道SAR影像包括TerraSAR-X卫星影像、COSMO-SkyMed卫星影像和Sentinel-1卫星影像。

优选地，提取所述多通道SAR影像中监测点的过程包括：