基于INSAR技术的输电通道冰雪信息提取方法研究

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我国输电通道区域每年都遭受着冰雪灾害的影响,持续的强降雪使得输电通道区域大面积覆冰,导致输电线断裂、输电铁塔倒塌,对我国造成了巨大的经济损失。我国南方输电通道区域大多位于天气恶劣、地形地势较为复杂的山区,工作人员很难进行全面的实地勘测。遥感技术为冰雪灾害监测提供了有效手段,相比于光学遥感,合成孔径雷达(SAR)具有全天时、全天候等优势,可以在恶劣天气下实现输电通道区域冰雪灾害的有效监测。本文主要研究内容为基于INSAR技术的输电通道冰雪覆盖信息提取算法研究和冰雪导致的输电铁塔倾斜位移信息提取算法研究。本文以四川省西昌市大菁梁子输电通道区域为重点监测对象,获取22幅连续时间序列Terra-SAR X波段高分辨率单视复数SAR图像。基于X波段输电通道地物微波散射特性和相干性特征研究,针对低相干地物与积雪的误判问题,提出了一种基于INSAR技术的输电通道冰雪覆盖信息提取算法。该算法选取降雪前后时间基线相同、空间基线相似的两组干涉SAR图像,将低相干非雪区域进行再分类,利用输电通道区域低相干地物多时相相干性变化特征,实现输电通道冰雪区域与低相干非雪区域的有效区分。最终,采用GF-1号光学图像结合混淆矩阵评价方法对提取结果进行验证,精度达到82.44%。根据提取结果中输电线路及铁塔附近冰雪分布情况,结合气象信息,实现输电通道区域冰雪灾害监测。目前,基于SAR图像输电铁塔塔身覆冰的直接提取仍存在一定困难,本文采用一种间接监测输电铁塔冰雪覆盖的方法,基于D-InSAR技术对冰雪覆盖导致的铁塔倾斜度进行监测。首先,提取输电铁塔干涉相位形成初始干涉相位图,采用频率去平地效应思想,利用傅里叶变换和圆周位移实现输电铁塔的竖直高度相位剔除,通过相位解缠得到倾斜位移计算。最终结合气象信息,间接实现输电通道高压铁塔覆冰灾害监测。
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