[发明专利]一种基于InSAR技术高填方压实度检测与沉降补偿方法

摘要

本发明公开了一种基于InSAR技术高填方压实度检测与沉降补偿方法，包括以下步骤：步骤一、获取所施工高填方的SAR图像；步骤二、获取所施工高填方的DEM数据；三、所施工高填方压实度的检测；四、所成型高填方的初始体积和初始压实度计算；五、获取沉降过程中所成型高填方的SAR图像；六、获取沉降过程中所成型高填方的DEM数据；七、沉降过程中所成型高填方的损失体积和压实度计算；八、沉降后所成型高填方的补偿。本发明方法步骤简单，对所施工高填方压实度以及对沉降过程中所成型高填方的损失体积和压实度准确检测，并获取所成型高填方的损失体积和所施工高填方的压实度之间关系，为沉降后所成型高填方的补偿提供依据。

主权项

1.一种基于InSAR技术高填方压实度检测与沉降补偿方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、获取所施工高填方的SAR图像：在所施工高填方填筑至成型过程中，采用机载干涉合成孔径雷达InSAR对所施工高填方进行测量，获取每一个测量时间内的两幅所施工高填方单视SAR图像，并将所获取的每一个测量时间内的两幅所施工高填方单视SAR图像存储至与数据处理设备相接的存储器内；其中，两幅所述所施工高填方单视SAR图像均为正射影像，且两幅所述所施工高填方单视SAR图像分别为所施工高填方SAR主图像和所施工高填方SAR辅图像；步骤二、获取所施工高填方的DEM数据：采用所述数据处理设备按照时间先后顺序对步骤一中各个测量时间内存储至所述存储器中的两幅所述所施工高填方单视SAR图像分别进行雷达数据处理，获取各个测量时间内的所施工高填方DEM数据，并存储至所述存储器内；其中，所施工高填方DEM数据包括原始坡地或沟谷高程Z0(x,y)、当前填筑层的顶面高程Zi(x,y)、上一填筑层的顶面高程Zi‑1(x,y)和所成型高填方的顶面高程Zd(x,y)；步骤三、所施工高填方压实度的检测：所施工高填方由下至上分多层填筑层，每个所述填筑层的压实度检测方法均相同，其中对任一所述填筑层的压实度进行检测，具体过程如下：步骤301、当前填筑层的体积计算：采用所述数据处理设备且根据公式Vi＝∫∫∑(Zi(x,y)‑Zi‑1(x,y))ds，并结合步骤二中所存储的当前填筑层的顶面高程Zi(x,y)和步骤二中所存储的上一填筑层的顶面高程Zi‑1(x,y)，得到当前填筑层的体积Vi，并存储至所述存储器内；其中，ds为积分单元面积，i为正整数且i＝1、2、…、M，M为所述填筑层的数量；步骤302、当前填筑层的干密度计算：采用所述数据处理设备且根据公式并结合步骤301中所存储的当前填筑层的体积V_i，得到当前填筑层的干密度ρ_i，并存储至所述存储器内；步骤303、当前填筑层的压实度计算：采用所述数据处理设备且根据公式并结合步骤302中所存储的当前填筑层的干密度ρ_i，得到当前填筑层的压实度λ_i，并存储至所述存储器内，所述数据处理设备还传输至显示器进行输出显示；其中，m_i为当前填筑层的质量，ρ_imax为当前填筑层所用土的最大干密度，ω_i为当前填筑层的含水量；步骤304、多次重复步骤301至步骤303，完成多个所述填筑层的压实度检测，直至所施工高填方的压实度满足设定的压实度，所施工高填方施工成型；步骤四、所成型高填方的初始体积和初始压实度计算：所施工高填方施工成型后，对所成型高填方的初始体积和初始压实度进行计算的具体过程为：首先，采用所述数据处理设备且根据公式V₁＝∫∫∑(Z_d(x,y)‑Z₀(x,y))d_s，并结合步骤二中所存储的所成型高填方的顶面高程Z_d(x,y)和步骤二中所存储的原始坡地或沟谷高程Z₀(x,y)，得到所成型高填方的初始体积V₁，并存储至所述存储器内；然后，采用所述数据处理设备且根据公式得到所成型高填方的干密度ρ₁，并存储至所述存储器内；再采用所述数据处理设备且根据公式得到所成型高填方的初始压实度λ₁，并存储至所述存储器内；其中，m₁为所成型高填方的质量，ρ_max为所成型高填方所用土的最大干密度，ω₁为所成型高填方的含水量；步骤五、获取沉降过程中所成型高填方的SAR图像：所施工高填方施工成型后，所成型高填方发生沉降，在所成型高填方沉降的过程中，采用所述机载干涉合成孔径雷达InSAR对所成型高填方进行测量，获取每一个测量时间内的两幅所成型高填方单视SAR图像，并将所获取的每一个测量时间内的两幅所成型高填方单视SAR图像存储至所述存储器内；其中，两幅所述所成型高填方单视SAR图像均为正射影像，且两幅所述所成型高填方单视SAR图像分别为所成型高填方SAR主图像和所成型高填方SAR辅图像；步骤六、获取沉降过程中所成型高填方的DEM数据：采用所述数据处理设备按照时间先后顺序对步骤五中各个测量时间内存储至所述存储器中的两幅所述所成型高填方单视SAR图像分别进行雷达数据处理，获取各个测量时间内的沉降过程中所成型高填方DEM数据，并存储至所述存储器内；其中，所述沉降过程中所成型高填方DEM数据包括沉降过程中所成型高填方顶面高程Zj(x,y)；步骤七、沉降过程中所成型高填方的损失体积和压实度计算：所施工高填方施工成型后，在所成型高填方沉降的过程中，对所成型高填方的损失体积和压实度进行计算，并获取所成型高填方的损失体积和所施工高填方的压实度之间关系，具体过程为：步骤701、所成型高填方的损失体积和压实度计算：首先，采用所述数据处理设备且根据公式V_j＝∫∫∑(Z_d(x,y)‑Z_j(x,y))d_s，并结合步骤二中所存储的所成型高填方的顶面高程Z_d(x,y)和步骤六中所存储的沉降过程中所成型高填方的顶面高程Z_j(x,y)，得到沉降过程中所成型高填方的损失体积V_j；然后，采用所述数据处理设备且根据公式并结合步骤四中所成型高填方的质量m₁，得到沉降过程中所成型高填方的干密度ρ_j，并存储至所述存储器内；再采用所述数据处理设备且根据公式得到沉降过程中所成型高填方的压实度λ_j，并存储至所述存储器内；步骤702、沉降过程中所成型高填方的损失体积和所成型高填方的压实度之间关系的获取：采用所述数据处理设备且根据公式ρ₁V₁＝ρ_j(V₁‑V_j)，并结合步骤四中所存储的所成型高填方的初始压实度λ₁和步骤四中所存储的所成型高填方的初始体积V₁，得到沉降过程中所成型高填方的损失体积和所成型高填方的压实度之间的关系式并存储至所述存储器内；步骤八、沉降后所成型高填方的补偿：在所成型高填方发生沉降的过程中，获取沉降后所成型高填方的损失体积和压实度，并对沉降后的所成型高填方进行补偿，具体过程为：步骤801：获取沉降后所成型高填方的损失体积和压实度：当所成型高填达到沉降稳定状态时，采用所述数据处理设备将沉降过程中所成型高填方的最终损失体积记录为沉降后所成型高填方的损失体积，沉降过程中所成型高填方的最终压实度记录为沉降后所成型高填方的压实度，并存储至所述存储器内；步骤802、沉降后所成型高填方的补偿：根据步骤801中得到的沉降后所成型高填方的损失体积和沉降后所成型高填方的压实度，对沉降后的所成型高填方进行补偿，使补偿后的所施工高填方的高程达到沉降前所施工高填方顶面高程Zd(x,y)，同时沉降后所成型高填方中补偿部分的压实度达到沉降后所成型高填方的压实度。