一种基于北斗三维地形重构的雷达形变监测系统及方法与流程

本发明属于地质灾害监测领域，特别是一种基于北斗三维地形重构的雷达形变监测系统及方法。

背景技术：

1、雷达监测系统具有以下优点：1)监测精度高，能以亚毫米级精度对监测区域进行大范围的快速扫描；2)获取图像时间间隔短；3)不受雨雪、烟雾、灰尘的干扰和影响，可以实现24h实时监测；4)雷达系统安装在车辆上，可在监测现场实现方便、快捷的移动；5)监测位置选取灵活，能够远距离对存在稳定性隐患的区域进行监测；6)无需在滑坡、崩塌稳定性隐患区域布设固定监测设备，即使发生灾害，也不会造成设备损失；7)可以对灾害进行全过程的连续监测，并能在后期对事故地段继续监测、评估。雷达监测系统可获得整个滑体形变边界、形变大小空间分布及时间变化历程，对滑坡体灾害实时监测非常有效，可为滑坡灾害监测及预警提供参考。

2、在处理无人机大范围倾斜摄影测量航拍数据时，计算能力受限的数据中心平台无法进行三维地形重构或加载，易造成数据中心平台计算负荷过大。同时，现有的数据匹配算法有迭代最近点(icp)以及正态分布变换(ndt)，但其仅适用于小范围数据匹配，在进行大规模的数据匹配时，存在效率不高、通用性和可扩展性差等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于北斗三维地形重构的雷达形变监测系统及方法，实现监测场景下的三维形变监测。

2、实现本发明目的的技术解决方案为：

3、一种基于北斗三维地形重构的雷达形变监测系统，包括：

4、北斗基准站，用于实时接收北斗卫星实时观测数据，并将采集到的观测数据传输给数据中心；

5、多旋翼测绘无人机，用于接收北斗高精度差分数据产品进行自身定位，同时进行形变监测区域航测数据采集，并将采集到的数据传输给数据中心；

6、雷达监测站，用于采集形变监测数据，并将采集到的形变监测数据传输给数据中心；

7、数据中心，用于接收北斗基准站采集到的观测数据，生成北斗差分数据产品并进行对外播发；接收多旋翼测绘无人机采集到的形变区域航测数据，进行三维地形重构；接收雷达监测站采集到的形变监测数据，和三维地形重构数据进行匹配识别，得到更高精度的三维形变监测结果。

8、一种基于北斗三维地形重构的雷达形变监测方法，包括以下步骤：

9、步骤1，实时接收北斗卫星实时观测数据，并将采集到的观测数据传输给数据中心；

10、步骤2，进行形变监测区域航测数据采集，并将采集到的数据传输给数据中心；

11、步骤3，对航测数据进行处理后得到相应区域的三维地形重构结果；

12、步骤4，对形变监测区域内的滑坡进行实时形变监测；

13、步骤5，将雷达形变监测数据与三维地形重构结果进行匹配识别，最终得到三维形变监测结果。

14、本发明与现有技术相比，其显著优点是：

15、本发明提出了一种基于北斗三维地形重构的雷达形变监测系统及方法，首先针对大范围三维地形无法在计算能力有限的平台上加载重构问题，将航测数据按格网进行分块重构，提高重构效率；然后通过最小二乘算法实现雷达形变监测数据与三维地形重构结果匹配，满足大范围数据匹配要求，进一步提高适应性。

技术特征：

1.一种基于北斗三维地形重构的雷达形变监测系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于北斗三维地形重构的雷达形变监测系统，其特征在于，三维地形重构采用分块重构方式，即将航测数据三维空间直角坐标投影至平面直角坐标，然后按照自定义格网大小进行数据格网划分，得到分块三维地形重构结果，再将分块重构结果进行无缝拼接，得到三维地形重构结果。

3.根据权利要求1所述的基于北斗三维地形重构的雷达形变监测系统，其特征在于，采用基于最小二乘的匹配算法进行雷达形变监测数据与三维地形重构结果匹配：

4.一种基于北斗三维地形重构的雷达形变监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的基于北斗三维地形重构的雷达形变监测方法，其特征在于，步骤3中进行三维地形重构时，采用分块重构方式，即将航测数据三维空间直角坐标投影至平面直角坐标，然后按照自定义格网大小进行数据格网划分，得到分块三维地形重构结果，再将分块重构结果进行无缝拼接，得到三维地形重构结果。

6.根据权利要求4所述的基于北斗三维地形重构的雷达形变监测方法，其特征在于，采用基于最小二乘的匹配算法进行雷达形变监测数据与三维地形重构结果匹配：

技术总结
本发明公开了一种基于北斗三维地形重构的雷达形变监测系统及方法，包括北斗基准站、多旋翼测绘无人机、雷达监测站、数据中心。本系统首先将北斗基准站卫星观测数据实时传输至数据中心，经数据中心处理后进行实时差分数据产品播发；其次多旋翼测绘无人机实时接收差分数据产品进行北斗高精度定位，并进行形变监测区域航测数据采集，数据中心对航测数据进行处理后得到相应区域的三维地形重构结果；然后在形变监测区域部署雷达监测系统，对该区域内的滑坡进行实时形变监测，并将形变监测数据传输至数据中心，与三维地形重构结果进行匹配，最终得到三维形变监测结果。

技术研发人员：吴波,徐学永,周叶,惠孟堂,张浩山,时小飞,李哲,胡惠卿,单帅帅,王伟,金俭俭,姜秋晨,黄梦雪,马小雪,陈子超
受保护的技术使用者：北方信息控制研究院集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29