基于InSAR的输电通道地形形变提取研究

摘要

在国家“西电东送，十二五规划”工程，“特高压输电”智能电网规划背景下，西南地区川西高原水电输出通道在国家电网布局结构占有重要地位。受限于川西高原独特的地理环境，输电走廊场建立在崇山峻岭之间，受地质灾害，气候灾害影响巨大，并且检修，抢救工作进行困难。电网的稳定运营，安全运营收到巨大影响。人工巡线，安装形变探测器等传统监测手段耗人力，高投入，不具有全局性和时效性。采用 DInSAR 技术的全天时，全天候高精度的广域地表形变监测技术，能高效全面的监测输电走廊区域内的形变分布，衍生的PSInSAR数据的离散永久散射点特性，更精细的监测输电铁塔所在位置的地表形变合成孔径雷达干涉技术在电网输电走廊安全性研究方面具有深远应用潜力。 针对输电走廊面临的灾害威胁和复杂山区SAR图像干涉测量相关技术问题，本文主要进行了下列工作：首先详细总结研究合成孔径雷达干涉测量技术在广域对地监测领域的应用。InSAR技术利用其高精度相位-斜距关系，在国内外被广泛应用于对地观测。详细介绍了SAR干涉测量几何原理，真实情况下图像相位信息成分分析，推演形变监测算法理论 DInSAR 理论基础。然后针对研究区域内的输电铁塔的离散型，高相干性和稳定性等特点，选用PSInSAR方法对研究区域进行形变提取。并在PSInSAR技术关键步骤主图像选取，PS点识别，离散PS点三维不规则网络相位解缠等难题上进行深入研究。在输电走廊试验区茂县的对比实验表明，本文基于综合相干系数法的主图像选取和振幅离差与相干系数法的PS点选取在输电走廊复杂山区都具有适用性。PSInSAR技术处理多幅时序SAR图像，建立三维不规则PS点网络。与单一干涉对的二维相位解缠不同的是，PSInSAR技术的3D不规则网络相位解缠具有不同方法理论。将PSInSAR的三种相位解缠算法应用于地形差异较大的四川茂县，二郎山和成都三大区域，分析不同方法和地形在监测精度方面影响。实验结果说明，茂县，二郎山地区受人工干预少，形变量最大± 30mm，主要在± 12mm左右，其中铁塔区域形变集中在0mm左右，铁塔较为稳定。成都地区由于时间间隔较大，以及人工干预频繁，出现相对较大的离散稀疏形变。

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