用于边坡监测的雷达角反射器空间布设的方法与流程

本发明涉及地质灾害隐患遥感识别及监测领域，更为具体而言，涉及一种用于边坡监测的雷达角反射器空间布设的方法。

背景技术：

1、我国西部地区地形复杂，边坡众多，受地质环境、气候条件影响，很多边坡存在失稳现象，形成滑坡等地质灾害。长期以来，地质灾害对西部山区的社会发展、人民生产生活安全都造成了巨大损失，加强对地质灾害隐患的识别和监测已经成为国家灾害防治的主要任务之一。目前，遥感技术凭借广域、快速的优势已经在地质灾害隐患识别和监测领域得到了广泛应用。其中雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar，insar)是近年来发展的新型遥感技术，因其对地表形变敏感，且具备全天候、全天时的监测能力，可以为地质灾害隐患识别及不稳定边坡监测提供技术支撑。

2、由于山区地表植被等因素的影响，在利用insar技术进行滑坡识别和边坡监测时，在观测区域存在植被去相干现象，严重影响insar技术对滑坡识别和监测的效能。为了克服植被去相干的影响，更有效地利用insar技术对边坡进行监测，人工雷达角反射器干涉测量技术(corner reflectorinterferometry synthetic aperture radar，cr-insar)逐渐发展起来。基于cr-insar技术进行边坡监测的基础环节之一就是雷达角反射器的空间布设，其布设方案的优劣会直接影响cr-insar边坡长期监测的效果。

3、目前用于cr-insar野外边坡长期监测的雷达角反射器空间布设方法，大多基于野外踏勘的实地情况直接进行布设安装，缺乏针对边坡多源信息的系统性分析，从而导致cr-insar边坡监测效能降低。此外，由于雷达角反射器体积较大，野外边坡区域道路复杂，导致雷达角反射器野外运输安装十分困难，需要耗费大量的人力、物力，这些因素同样制约着cr-insar边坡监测效能的进一步提升。

技术实现思路

1、目前，以目标边坡地表形变信息为基础，结合多源信息综合分析进行雷达角反射器空间布设的方法研究尚属空白。本发明提供了一种以目标边坡insar地表形变信息为基础，结合高分辨率光学三维解译，边坡地质资料等多源信息综合分析进行雷达角反射器空间布设的方法，重点解决目前雷达角反射器空间布设缺乏系统性分析和雷达角反射器野外运输安装困难的问题，进而提升cr-insar边坡监测的效能。

2、边坡是指地表土壤或岩石在重力作用下产生的倾斜面，边坡包含自然边坡和人工边坡，其中，失稳发生滑动的边坡称之为滑坡。

3、根据本发明的实施方式，本发明提供的一种用于边坡监测的雷达角反射器空间布设的方法包括：

4、获得insar边坡地表形变信息；

5、对目标区域进行光学遥感三维解译得到各边坡地质灾害单元；

6、结合各边坡地质灾害单元的地表形变信息、目标区域的地质资料信息以及实地踏勘确定雷达角反射器的安装位置；

7、获得雷达角反射器布设角度参数；

8、按照所述布设角度参数在确定的安装位置安装雷达角反射器。

9、在本发明的一种实施方式中，所述获得insar边坡地表形变信息包括：

10、获取目标区域的insar数据；

11、对insar数据进行预处理，所述预处理包括对insar数据进行系统误差校正并进行数据集配准；

12、对预处理后的数据进行干涉处理得到干涉sar数据集，所述干涉处理包括生成干涉图、相位解缠、相位滤波、相位校正；

13、得到干涉sar数据集后，利用stacking-insar时序分析方法进行形变分析，得到观测时间段的累积形变量；

14、对所述形变分析的结果进行解释和可视化，以得到目标区域的insar边坡地表形变信息。

15、在本发明的一种实施方式中，所述对目标区域进行光学三维解译包括：

16、获得光学遥感数据；

17、对所述光学遥感数据进行预处理，该预处理包括辐射定标、大气干扰去除、几何校正、数据镶嵌；

18、将经预处理后的光学遥感数据与数字高程模型进行配准；

19、通过所述经预处理后的光学遥感数据对所述数字高程模型进行投影来实现目标边坡区域三维场景可视化；

20、结合可视化的三维场景对目标区域进行目视解译，对目标区域的各个边坡地质灾害单元进行划分。

21、在本发明的一种实施方式中，除了所述地表形变信息，确定雷达角反射器的安装位置的因素还包括：运输的可达性、周围地形遮挡、实际施工的可行性。

22、在本发明的一种实施方式中，所述地质资料信息包括下述中的一种或多种：坡度、高差、地层类别、地貌。

23、在本发明的一种实施方式中，所述获得雷达角反射器布设角度参数包括：

24、计算雷达角反射器的俯仰角，以使该雷达角反射器的中心轴线与雷达电磁波的入射方向垂直，并且使该雷达角反射器底边的方位向与搭载雷达的卫星飞行方向平行；

25、计算雷达角反射器底边的方位角，以使该雷达角反射器的朝向面对雷达电磁波入射方向。

26、在本发明的一种实施方式中，所述计算雷达角反射器底边的方位角包括：

27、获得卫星轨道倾角α；

28、获得雷达角反射器安装位置的纬度，标记为ξ；

29、按照下述公式计算所述雷达角反射器底边的方位角，

30、

31、其中，β表示所述雷达角反射器底边的方位角，α表示卫星轨道倾角，ξ表示所述纬度。

32、在本发明的一种实施方式中，确定雷达角反射器的安装位置的因素包括实验平台参数、载荷工作参数及场地条件；其中，所述场地条件包括运输的可达性、周围地形遮挡、实际施工的可行性。

33、在本发明的一种实施方式中，在确定的安装位置安装雷达角反射器包括：

34、在所述安装位置形成底座基坑，所述底座基坑的深度成为维持雷达角反射器稳定的尺寸；

35、将在所述底座基坑中浇注混凝土，形成底座混凝土整体，并埋深在边坡土层以下；

36、将角反射器支撑脚架和所述底座混凝土进行一体浇筑；

37、在所述角反射器支架上安装雷达角反射面。

38、在本发明的一种实施方式中，所述方法还包括下述步骤中的一个或多个：

39、将安装的雷达角反射器的散射中心调整到指定位置；

40、调平雷达角反射器底座，根据计算的方位角调节雷达角反射器朝向，以确保雷达角反射器朝向雷达电磁波入射方向；

41、调节雷达角反射器俯仰角，使雷达角反射器反射面法向指向雷达波束中心；

42、固定雷达角反射器，清理其周围的干扰杂物；

43、在安装位置或附近设置雷达角反射器标识。

44、针对现有技术基于野外踏勘的实地情况直接进行布设安装，缺乏针对边坡多源信息的系统性分析，从而导致cr-insar边坡监测效能降低的问题，本发明实施方式以光学率遥感数据和insar卫星数据为基础，以目标边坡地质资料作为参考，通过光学遥感三维场景解译、stacking-insar监测结果解译、结合目标边坡地质资料进行雷达角反射器空间布设位置综合分析。此外，基于综合分析结果经过野外实地踏勘划定角反射器安装位置，以角反射器安装空间位置、卫星星历及轨道信息为参数通过模拟推算cr方位角和俯仰角，形成最终的角反射器空间布设方案，最后进行施工安装。

45、由于以光学率遥感数据和insar卫星数据为基础并参考目标边坡地质资料进行系统综合分析，使得安装的雷达角反射器能够进行有效监测，提高了cr-insar边坡监测效能。

46、并且，在参考目标边坡地质资料时充分考虑了运输的可达性、周围地形遮挡、安装位置树木等地物遮挡、实际施工的可行性等因素，使得能够消耗合理的人力、物力完成雷达角反射器的安装施工，并能够实现有效的cr-insar边坡监测。

47、本发明实施方式的各个方面、特征、优点等将在下文结合附图进行具体描述。根据以下结合附图的具体描述，本发明的上述方面、特征、优点等将会变得更加清楚。