[发明专利]基于PS-InSAR技术的桥梁永久形变分析方法

摘要

本发明公开了一种基于PS‑InSAR技术的桥梁永久形变分析方法，根据不同天气模式下的桥梁活载(温度荷载、随机车流荷载)统计规律，通过在目标桥梁形变关键点上设置人工PS点，利用蒙特卡罗法‑有限元模拟技术，以此给出目标桥梁形变关键点在不同天气模式下的随机形变值时空矩阵。进而根据卫星拍摄SAR影像的时刻，匹配对应天气模式下的随机形变值时空矩阵，得到主、从SAR图像干涉过程中由桥梁活载变化引起的随机形变差值，从而从基于PS‑InSAR技术提取的形变信息中剔除这种随机形变差值，得到桥梁的永久形变，为桥梁的健康安全提供了有力的数据支撑。

主权项

1.一种基于PS‑InSAR技术的桥梁永久形变分析方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)获得地面同一地区在不同的时间(t1,t2,…,tn)和相似的轨道几何下的N幅SAR影像；2)将步骤1)中获取的N幅SAR影响产生M幅干涉图并配准到同一几何下进行相位解缠，从中选择出P个永久散射体，即PS点，计算得到这些PS点不同时刻的形变信息；3)若干涉图以第i幅SAR图像为主图像，第j幅SAR图像为复图像，建立干涉相位的相位模型，像素点x的解缠相位表示如下：其中，Δφdefo表示地表形变对应的相位，Δφaps表示大气延迟对应的相位，Δφdecor表示地面目标散射特性变化引起的相位，Δφn表示其余不相关噪声对应的相位；对于网络中的P个目标点，干涉相位表示如下：其中，表示SAR图像的解缠相位，A表示关联矩阵，(i_k,j_k)表示第k幅干涉图的主图像和辅图像；将第i幅SAR图像在点x处解缠后的干涉相位表示为形变相位、大气延迟相位和去相关相位干涉相位可表示为：其中I_P,P为单位矩阵；上式中形变相位为确定项，其余相位为均值为零的随机项，去掉形变项，将上式写成向量形式，如下：总的协方差矩阵表示如下：Σifg＝Σaps+Σdecor+Σn；4)依据桥梁验收规范和有限元技术ANSYS，确定面向SAR技术的桥梁形变关键点，形变关键点分为：跨中形变关键点和墩台形变关键点；基于车载、温度、风载随机性以及桥梁结构物理特性，建立目标桥梁的随机场模型及多维随机变量有限元模型；5)模拟车流荷载、温度荷载的统计规律，结合PS‑InSAR拍摄桥梁影像时间，将荷载作为初始条件输入ANSYS有限元模型，求解SAR主、从图像干涉下桥梁形变关键点的随机形变差值，从PS‑InSAR形变信息中剔除随机形变差值得到桥梁关键点的永久形变。