CN108919261A - 一种基于合成孔径雷达影像确定高压输电线路弧垂的方法及系统 - Google Patents

一种基于合成孔径雷达影像确定高压输电线路弧垂的方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于合成孔径雷达影像确定高压输电线路弧垂的方法及系统，依据所选择的SAR卫星的成像参数和定标区域内的高压输电线路参数，建立几何结构模型；通过模拟仿真获取输电线路弧垂与SAR模拟影像中输电线路的散射亮斑空间位置的对应关系；通过对比分析定标区域内高压输电线路弧垂实际值与定标区域的实际的合成孔径雷达SAR影像中输电线路的散射亮斑空间位置的对应关系，判断通过仿真建立的关系曲线是否满足要求；满足要求，根据几何结构模型确定待测的高压输电线路区域的输电线路弧垂与待测SAR影像中输电线路的散射亮斑空间位置的第三对应关系，提取输电导线段的SAR影像片段中散射亮斑的空间位置，并依据第三对应关系确定输电线路段的弧垂值。

Description

一种基于合成孔径雷达影像确定高压输电线路弧垂的方法及 系统
技术领域
本发明涉及输电线路监测技术领域，并且更具体地，涉及一种基于合成孔径雷达影像确定高压输电线路弧垂的方法及系统。
背景技术
弧垂直接决定了架空输电线路的松紧程度和输电杆塔的高度，是输电线路设计与运行维护中的重要参数之一。弧垂的大小直接影响到输电线路的安全稳定运行。一方面，弧垂过小会导致输电线路的导线应力过大，导致导线振动时的振幅变大，加快导线老化速度，同时会使输电杆塔承受载荷增大，严重时可能会发生断线和倒杆等事故。另一方面，弧垂过大，容易发生导线的风摆、舞动和输电电路相间短路现象，甚至会引起输电导线对地面的树木、建筑物等发生放电，导致输电线路跳闸。因此，对大面积高压输电线路弧垂进行测量，进而实时掌握输电线路弧垂的变化情况，为防范和消除弧垂过小或者过大对高压输电线路安全运行造成的威胁提供可靠依据，具有非常重要的意义。
国内外传统的弧垂测量方法主要有绳子-秒表法、角度法、基线法、驰度板观测法、免棱镜全站仪法和前方交会法。虽然这些方法的测量精确度比较高，但只能对输电线路弧垂进行离线观测，且操作繁琐，需要工作人员定期检查输电线路。近年来，国内外研究人员对输电线路弧垂测量方法进行了大量的研究，提出了一些实时监测方法。比如：CN201410782242.0公开的通过导线应力测量弧垂，CN201010249691.0公开的通过倾斜角测量弧垂，CN201610661231.6和CN201610272087.7公开的分别通过视频图像和红外相机图像技术测量弧垂。虽然这些实时监测方法的实现比较简单，也能获得比较高的弧垂测量精度，但这些方法都需要在每档输电线路上安装各种在线监测传感器，而且还需要额外设计监测数据传输装置。因此这些方法应用于监测大面积高压输电线路弧垂时，需要安装非常多的在线监测传感器和数据传输装置，使得监测成本大幅度增加。由于需要监测数据传输装置，因此在通信不便的山区和偏远地区，这些方法的应用将受到很大限制。此外，现有的通过红外和光学图像分辨测量弧垂的方法还会受到光照和气候等因素的严重影响，难以满足全天候和全天时的监测需求。由此可见，如何对大面积高压输电线路弧垂进行全天候、全天时和经济有效地监测成为迫切需要解决的技术问题。
发明内容
本发明提出了一种基于合成孔径雷达影像确定高压输电线路弧垂的方法及系统，以解决如何对大面积高压输电线路弧垂进行全天候、全天时和经济有效地监测的问题。
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种基于合成孔径雷达影像确定高压输电线路弧垂的方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1，确定定标区域，并获取定标区域内的输电线路的参数信息和定标区域的实际的合成孔径雷达SAR影像的卫星成像参数，其中所述定标区域为能够确定弧垂实际值的高压输电线路；
步骤2，根据所述定标区域内的输电线路的参数信息和定标区域的实际的合成孔径雷达SAR影像的卫星成像参数构建SAR卫星对输电线路进行成像的几何结构模型，并仿真获取定标区域内的输电线路的SAR模拟影像；
步骤3，根据所述定标区域内的输电线路走向与SAR卫星的地面运动轨迹之间的夹角，确定定标区域内的输电线路弧垂与SAR模拟影像中输电线路的散射亮斑空间位置的第一对应关系；
步骤4，确定定标区域内的输电线路弧垂实际值和SAR实际影像中输电线路的散射亮斑空间位置的第二对应关系；
步骤5，判断所述第一对应关系和第二对应关系之间的偏离值是否满足预设弧垂监测误差阈值，若满足，则进入步骤6，若不满足，则进入步骤2重新确定几何结构模型；
步骤6，获取待测的高压输电线路区域的SAR影像，并对所述待测的高压输电线路区域的SAR影像进行预处理，获取待测SAR影像；
步骤7，根据所述待测的高压输电线路区域的输电线路的参数信息和待测SAR影像利用所述几何结构模型，确定待测的高压输电线路区域的输电线路弧垂与待测SAR影像中输电线路的散射亮斑空间位置的第三对应关系；
步骤8，提取待测的高压输电线路区域的每个输电线路段对应的待测SAR影像的散射亮斑的空间位置，并根据所述第三对应关系确定输电线路中每个输电线路段的弧垂。
优选地，其中
所述参数信息包括：档距、悬挂高度、输电导线的材质、横截面积和输电线路走向；所述卫星成像参数包括：信号波长、扫频带宽、极化方式、轨道高度、轨道倾角、方位向扫描角和距离向扫描角。
优选地，其中在仿真获取定标区域内的输电线路的SAR模拟影像时，SAR卫星工作在条带模式下，并采用距离-多普勒成像算法获取高分辨率影像作为SAR模拟影像。
优选地，其中所述方法还包括：
根据所述第一对应关系利用曲线拟合方法获取第一对应关系曲线；
根据所述第二对应关系利用曲线拟合方法获取第二对应关系曲线。
优选地，其中所述曲线拟合方法为最小二乘法多项式拟合方法。
优选地，其中所述预处理包括：对获取的待测的高压输电线路区域的SAR影像进行地理编码、配准和相干斑噪声滤除处理。
优选地，其中所述提取待测的高压输电线路区域的每个输电线路段对应的待测SAR影像的散射亮斑的空间位置，并根据所述第三对应关系确定输电线路中每个输电线路段的弧垂，包括：
将所述待测SAR影像沿着输电线路依次裁剪出多个输电线路段的影像片段，其中每个输电线路段包括：两端输电杆塔和对应的输电导线；
从每个输电线路段的影响片段中提取每个输电线路段的散射亮斑的空间位置；
根据每个输电线路段的散射亮斑的空间位置在所述第三对应关系中提取对应的弧垂，确定输电线路中每个输电线路段的弧垂。
根据本发明的另一个方面，提供了一种基于合成孔径雷达影像确定高压输电线路弧垂的系统，其特征在于，所述系统包括：
参数获取单元，用于确定定标区域，并获取定标区域内的输电线路的参数信息和定标区域的实际的合成孔径雷达SAR影像的卫星成像参数，其中所述定标区域为能够确定弧垂实际值的高压输电线路；
几何结构模型确定单元，用于根据所述定标区域内的输电线路的参数信息和定标区域的实际的合成孔径雷达SAR影像的卫星成像参数构建SAR卫星对输电线路进行成像的几何结构模型，并仿真获取定标区域内的输电线路的SAR模拟影像；
第一对应关系确定单元，用于根据所述定标区域内的输电线路走向与SAR卫星的地面运动轨迹之间的夹角，确定定标区域内的输电线路弧垂与SAR模拟影像中输电线路的散射亮斑空间位置的第一对应关系；
第二对应关系确定单元，用于确定定标区域内的输电线路弧垂实际值和SAR实际影像中输电线路的散射亮斑空间位置的第二对应关系；
判断单元，用于判断所述第一对应关系和第二对应关系之间的偏离值是否满足预设弧垂监测误差阈值，若满足，则进入待测SAR影像获取单元，若不满足，则进入几何结构模型确定单元，重新确定几何结构模型；
待测SAR影像获取单元，用于获取待测的高压输电线路区域的SAR影像，并对所述待测的高压输电线路区域的SAR影像进行预处理，获取待测SAR影像；
第三对应关系确定单元，用于根据所述待测的高压输电线路区域的输电线路的参数信息和待测SAR影像，利用所述几何结构模型，确定待测的高压输电线路区域的输电线路弧垂与待测SAR影像中输电线路的散射亮斑空间位置的第三对应关系；
弧垂确定单元，用于提取待测的高压输电线路区域的每个输电线路段对应的待测SAR影像的散射亮斑的空间位置，并根据所述第三对应关系确定输电线路中每个输电线路段的弧垂。
优选地，其中
所述参数信息包括：档距、悬挂高度、输电导线的材质、横截面积和输电线路走向；所述卫星成像参数包括：信号波长、扫频带宽、极化方式、轨道高度、轨道倾角、方位向扫描角和距离向扫描角。
优选地，其中在几何结构模型确定单元，仿真获取定标区域内的输电线路的SAR模拟影像时，SAR卫星工作在条带模式下，并采用距离-多普勒成像算法获取高分辨率影像作为SAR模拟影像。
优选地，其中所述系统还包括：
第一对应关系曲线获取单元，用于根据所述第一对应关系利用曲线拟合方法获取第一对应关系曲线；
第二对应关系曲线获取单元，用于根据所述第二对应关系利用曲线拟合方法获取第二对应关系曲线。
优选地，其中所述曲线拟合方法为最小二乘法多项式拟合方法。
优选地，其中所述预处理包括：对获取的待测的高压输电线路区域的SAR影像进行地理编码、配准和相干斑噪声滤除处理。
优选地，其中所述弧垂确定单元，提取待测的高压输电线路区域的每个输电线路段对应的待测SAR影像的散射亮斑的空间位置，并根据所述第三对应关系确定输电线路中每个输电线路段的弧垂，包括：
将所述待测SAR影像沿着输电线路依次裁剪出多个输电线路段的影像片段，其中每个输电线路段包括：两端输电杆塔和对应的输电导线；
从每个输电线路段的影响片段中提取每个输电线路段的散射亮斑的空间位置；
根据每个输电线路段的散射亮斑的空间位置在所述第三对应关系中提取对应的弧垂，确定输电线路中每个输电线路段的弧垂。
本发明提供了一种基于合成孔径雷达影像确定高压输电线路弧垂的方法及系统，依据所选择的合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)卫星的成像参数和定标区域内的高压输电线路参数，建立几何结构模型；通过模拟仿真获取输电线路弧垂与SAR模拟影像中输电线路的散射亮斑空间位置的对应关系；通过对比分析定标区域内高压输电线路弧垂实际值与定标区域的实际的合成孔径雷达SAR影像中输电线路的散射亮斑空间位置的对应关系；判断通过仿真建立的关系曲线是否满足要求；满足要求，根据几何结构模型确定待测的高压输电线路区域的输电线路弧垂与待测SAR影像中输电线路的散射亮斑空间位置的第三对应关系，并从第三对应关系中提取输电导线段的SAR影像片段中散射亮斑的空间位置对应的弧垂，确定输电线路段的弧垂值。本发明的基于影像确定高压输电线路弧垂的方法，实现了全天候、全天时对大面积高压输电线路弧垂进行有效测量，可极大地降低大面积高压输电线路弧垂的监测成本，有利于防范和消除由导线弧垂过小或过大所引起的各类输电线路安全事故。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明实施方式的基于合成孔径雷达影像确定高压输电线路弧垂的方法100的流程图；
图2为根据本发明实施方式的基于合成孔径雷达影像确定高压输电线路弧垂的示例图；以及
图3为根据本发明实施方式的基于合成孔径雷达影像确定高压输电线路弧垂的系统300的结构示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本发明实施方式的基于合成孔径雷达影像确定高压输电线路弧垂的方法100的流程图。如图1所示，本发明的实施方式提供的基于合成孔径雷达影像确定高压输电线路弧垂的方法实现了全天候、全天时对大面积高压输电线路弧垂进行有效测量，可极大地降低大面积高压输电线路弧垂的监测成本，有利于防范和消除由导线弧垂过小或过大所引起的各类输电线路安全事故。
图2为根据本发明实施方式的基于合成孔径雷达影像确定高压输电线路弧垂的示例图。本发明实施方式的基于合成孔径雷达影像确定高压输电线路弧垂的方法依据所选择的SAR卫星的成像参数和定标区域内的高压输电线路参数，建立几何结构模型；通过模拟仿真获取输电线路弧垂与SAR模拟影像中输电线路的散射亮斑空间位置的对应关系；通过对比分析定标区域内高压输电线路弧垂实际值与定标区域的实际的合成孔径雷达SAR影像中输电线路的散射亮斑空间位置的对应关系；判断通过仿真建立的关系曲线是否满足要求；满足要求，根据几何结构模型确定待测的高压输电线路区域的输电线路弧垂与待测SAR影像中输电线路的散射亮斑空间位置的第三对应关系，并从第三对应关系中提取输电导线段的SAR影像片段中散射亮斑的空间位置对应的弧垂，确定输电线路段的弧垂值。
本发明的实时方式提供的基于合成孔径雷达影像确定高压输电线路弧垂的方法100从步骤101处开始，在步骤101确定定标区域，并获取定标区域内的输电线路的参数信息和定标区域的实际的合成孔径雷达SAR影像的卫星成像参数，其中所述定标区域为能够确定弧垂实际值的高压输电线路。
优选地，其中所述参数信息包括：档距、悬挂高度、输电导线的材质、横截面积和输电线路走向；所述卫星成像参数包括：信号波长、扫频带宽、极化方式、轨道高度、轨道倾角、方位向扫描角和距离向扫描角。
在本发明的实施方式中，选取提供弧垂实际值的高压输电线路作为定标区域，其中弧垂的实际值可通过倾斜角在线监测等方式获得。同时获取该区域内的输电线路参数，包括输电线路走向、档距、悬挂高度差、输电导线的材质和横截面积。获取能够提供高分辨率影像的SAR卫星成像参数，包括信号波长和带宽、极化方式、轨道高度和倾角、方位向和距离向扫描角。实际应用中，可选择德国的某品牌的商业SAR卫星，它的基本成像参数如下所示：信号波长为4.62厘米，扫频带宽为5-300MHz，极化方式为垂直垂直极化，轨道高度为514.8公里，轨道倾角为97.44度，方位向扫描角为±0.75度，距离向扫描角为±19.2度。
优选地，在步骤102根据所述定标区域内的输电线路的参数信息和定标区域的实际的合成孔径雷达SAR影像的卫星成像参数构建SAR卫星对输电线路进行成像的几何结构模型，并仿真获取定标区域内的输电线路的SAR模拟影像。
优选地，其中在仿真获取定标区域内的输电线路的SAR模拟影像时，SAR卫星工作在条带模式下，并采用距离-多普勒成像算法获取高分辨率影像作为SAR模拟影像。
在本发明的实施方式中，依据SAR卫星实际成像参数和定标区域内的输电线路参数，构建SAR卫星对输电线路进行成像的几何结构模型，并利用Matlab软件通过仿真获取关于定标区域内的输电线路的模拟SAR模拟影像。为了确保通过仿真获取关于定标区域内高压输电线路的SAR模拟影像的精度，仿真过程中将输电导线当作自然下垂的柔索，并利用抛物线悬垂模型近似输电导线。此基础之上，可利用基尔霍夫几何光学近似等数值模拟方法分析输电导线对SAR卫星信号的后向散射特性，并获取比较准确的回波信号模型。为简化通过仿真获取关于定标区域内高压输电线路的SAR模拟影像的过程，SAR卫星工作在条带模式下，并采用距离-多普勒成像算法获得的高分辨率影像作为估算大面积高压输电线路弧垂的数据。
优选地，在步骤103根据所述定标区域内的输电线路走向与SAR卫星的地面运动轨迹之间的夹角，确定定标区域内的输电线路弧垂与SAR模拟影像中输电线路的散射亮斑空间位置的第一对应关系。
优选地，在步骤104确定定标区域内的输电线路弧垂实际值和SAR实际影像中输电线路的散射亮斑空间位置的第二对应关系。
优选地，其中所述方法还包括：
根据所述第一对应关系利用曲线拟合方法获取第一对应关系曲线；
根据所述第二对应关系利用曲线拟合方法获取第二对应关系曲线。
优选地，其中所述曲线拟合方法为最小二乘法多项式拟合方法。
优选地，在步骤105判断所述第一对应关系和第二对应关系之间的偏离值是否满足预设弧垂监测误差阈值，若满足，则进入步骤106，若不满足，则进入步骤102重新确定几何结构模型。
在本发明的实施方式中，输电线路走向与SAR卫星地面运动轨迹之间的夹角可选择在±15度范围内，并且以1度的步进值在Matlab中分别画出多组输电线路弧垂与模拟SAR影像中输电导线散射亮斑空间位置的对应关系图。另外，为在SAR影像上快速有效度量输电导线散射亮斑的空间位置，选择SAR影像上输电导线两端的输电杆塔顶端之间的连线作为度量基准，即在SAR影像上测量输电导线散射亮斑中心点位置分别在距离向和方位向相对于该基准线的偏移值。在确定了第一对应关系和第二对应关系后，利用最小二乘法多项式拟合方法获取输电导线散射亮斑空间位置随输电线路弧垂的变化关系曲线，包括：第一对应关系曲线和第二对应关系曲线。最后，确定所述第一对应关系曲线和第二对应关系曲线的偏离值是否在预期的弧垂监测误差范围之内。如果满足，则进入步骤106，否则，进入步骤101重新调整SAR卫星对输电线路进行成像的几何结构模型。比如可以调整输电导线的几何弯曲度。
优选地，在步骤106获取待测的高压输电线路区域的SAR影像，并对所述待测的高压输电线路区域的SAR影像进行预处理，获取待测SAR影像。
优选地，其中所述预处理包括：对获取的待测的高压输电线路区域的SAR影像进行地理编码、配准和相干斑噪声滤除处理。
优选地，在步骤107根据所述待测的高压输电线路区域的输电线路的参数信息和待测SAR影像，利用所述几何结构模型，确定待测的高压输电线路区域的输电线路弧垂与待测SAR影像中输电线路的散射亮斑空间位置的第三对应关系。
优选地，在步骤108提取待测的高压输电线路区域的每个输电线路段对应的待测SAR影像的散射亮斑的空间位置，并根据所述第三对应关系确定输电线路中每个输电线路段的弧垂。
优选地，其中所述提取待测的高压输电线路区域的每个输电线路段对应的待测SAR影像的散射亮斑的空间位置，并根据所述第三对应关系确定输电线路中每个输电线路段的弧垂，包括：
将所述待测SAR影像沿着输电线路依次裁剪出多个输电线路段的影像片段，其中每个输电线路段包括：两端输电杆塔和对应的输电导线；
从每个输电线路段的影响片段中提取每个输电线路段的散射亮斑的空间位置；
根据每个输电线路段的散射亮斑的空间位置在所述第三对应关系中提取对应的弧垂，确定输电线路中每个输电线路段的弧垂。
在本发明的实施方式中，首先，获取待测的高压输电线路区域的待测SAR影像，并对待测SAR影像进行常规的地理编码、配准和相干斑噪声滤除等预处理，以及在影像中沿着输电线路依次裁剪出包括两端输电杆塔和输电导线在内的影像片段。然后，获取实际需要监测的高压输电线路的档距、悬挂高度差以及输电线路走向，并获取待测的输电线路弧垂与待测SAR影像中输电线路的散射亮斑空间位置的对应关系。其中，依据实际输电线路走向可获得输电线路走向与SAR卫星地面运动轨迹之间的夹角。最后，从每个输电线路段的影响片段中提取每个输电线路段的散射亮斑的空间位置，每个输电线路段的散射亮斑的空间位置为横坐标，在所述第三对应关系中选取对应的纵坐标为弧垂，即输电线路中每个输电线路段的弧垂。
图3为根据本发明实施方式的基于合成孔径雷达影像确定高压输电线路弧垂的系统300的结构示意图。如图3所示，本发明的实施方式提供的基于合成孔径雷达影像确定高压输电线路弧垂的系统300包括：参数获取单元301、几何结构模型确定单元302、第一对应关系确定单元303、第二对应关系确定单元304、判断单元305、待测SAR影像获取单元306、第三对应关系确定单元307和弧垂确定单元308。
优选地，在所述参数获取单元301，确定定标区域，并获取定标区域内的输电线路的参数信息和定标区域的实际的合成孔径雷达SAR影像的卫星成像参数，其中所述定标区域为能够确定弧垂实际值的高压输电线路。
优选地，其中所述参数信息包括：档距、悬挂高度、输电导线的材质、横截面积和输电线路走向；所述卫星成像参数包括：信号波长、扫频带宽、极化方式、轨道高度、轨道倾角、方位向扫描角和距离向扫描角。
优选地，在所述几何结构模型确定单元302，根据所述定标区域内的输电线路的参数信息和定标区域的实际的合成孔径雷达SAR影像的卫星成像参数构建SAR卫星对输电线路进行成像的几何结构模型，并仿真获取定标区域内的输电线路的SAR模拟影像。
优选地，其中在几何结构模型确定单元，仿真获取定标区域内的输电线路的SAR模拟影像时，SAR卫星工作在条带模式下，并采用距离-多普勒成像算法获取高分辨率影像作为SAR模拟影像。
优选地，在所述第一对应关系确定单元303，根据所述定标区域内的输电线路走向与SAR卫星的地面运动轨迹之间的夹角，确定定标区域内的输电线路弧垂与SAR模拟影像中输电线路的散射亮斑空间位置的第一对应关系。
优选地，在所述第二对应关系确定单元304，确定定标区域内的输电线路弧垂实际值和SAR实际影像中输电线路的散射亮斑空间位置的第二对应关系。
优选地，其中所述系统还包括：第一对应关系曲线获取单元，用于根据所述第一对应关系利用曲线拟合方法获取第一对应关系曲线；第二对应关系曲线获取单元，用于根据所述第二对应关系利用曲线拟合方法获取第二对应关系曲线。优选地，其中所述曲线拟合方法为最小二乘法多项式拟合方法。
优选地，在所述判断单元305，判断所述第一对应关系和第二对应关系之间的偏离值是否满足预设弧垂监测误差阈值，若满足，则进入待测SAR影像获取单元，若不满足，则进入几何结构模型确定单元，重新确定几何结构模型。
优选地，在所述待测SAR影像获取单元306，获取待测的高压输电线路区域的SAR影像，并对所述待测的高压输电线路区域的SAR影像进行预处理，获取待测SAR影像。
优选地，其中所述预处理包括：对获取的待测的高压输电线路区域的SAR影像进行地理编码、配准和相干斑噪声滤除处理。
优选地，在所述第三对应关系确定单元307，根据所述待测的高压输电线路区域的输电线路的参数信息和待测SAR影像，利用所述几何结构模型，确定待测的高压输电线路区域的输电线路弧垂与待测SAR影像中输电线路的散射亮斑空间位置的第三对应关系。
优选地，在所述弧垂确定单元308，提取待测的高压输电线路区域的每个输电线路段对应的待测SAR影像的散射亮斑的空间位置，并根据所述第三对应关系确定输电线路中每个输电线路段的弧垂。
优选地，其中所述弧垂确定单元，提取待测的高压输电线路区域的每个输电线路段对应的待测SAR影像的散射亮斑的空间位置，并根据所述第三对应关系确定输电线路中每个输电线路段的弧垂，包括：将所述待测SAR影像沿着输电线路依次裁剪出多个输电线路段的影像片段，其中每个输电线路段包括：两端输电杆塔和对应的输电导线；从每个输电线路段的影响片段中提取每个输电线路段的散射亮斑的空间位置；根据每个输电线路段的散射亮斑的空间位置在所述第三对应关系中提取对应的弧垂，确定输电线路中每个输电线路段的弧垂。
本发明的实施例的基于合成孔径雷达影像确定高压输电线路弧垂的系统300与本发明的另一个实施例的基于合成孔径雷达影像确定高压输电线路弧垂的方法100相对应，在此不再赘述。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (14)

1.一种基于合成孔径雷达影像确定高压输电线路弧垂的方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1，确定定标区域，并获取定标区域内的输电线路的参数信息和定标区域的实际的合成孔径雷达SAR影像的卫星成像参数，其中所述定标区域为能够确定弧垂实际值的高压输电线路；
步骤2，根据所述定标区域内的输电线路的参数信息和定标区域的实际的合成孔径雷达SAR影像的卫星成像参数构建SAR卫星对输电线路进行成像的几何结构模型，并仿真获取定标区域内的输电线路的SAR模拟影像；
步骤3，根据所述定标区域内的输电线路走向与SAR卫星的地面运动轨迹之间的夹角，确定定标区域内的输电线路弧垂与SAR模拟影像中输电线路的散射亮斑空间位置的第一对应关系；
步骤4，确定定标区域内的输电线路弧垂实际值和SAR实际影像中输电线路的散射亮斑空间位置的第二对应关系；
步骤5，判断所述第一对应关系和第二对应关系之间的偏离值是否满足预设弧垂监测误差阈值，若满足，则进入步骤6，若不满足，则进入步骤2重新确定几何结构模型；
步骤6，获取待测的高压输电线路区域的SAR影像，并对所述待测的高压输电线路区域的SAR影像进行预处理，获取待测SAR影像；
步骤7，根据所述待测的高压输电线路区域的输电线路的参数信息和待测SAR影像，利用所述几何结构模型，确定待测的高压输电线路区域的输电线路弧垂与待测SAR影像中输电线路的散射亮斑空间位置的第三对应关系；
步骤8，提取待测的高压输电线路区域的每个输电线路段对应的待测SAR影像的散射亮斑的空间位置，并根据所述第三对应关系确定输电线路中每个输电线路段的弧垂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述参数信息包括：档距、悬挂高度、输电导线的材质、横截面积和输电线路走向；所述卫星成像参数包括：信号波长、扫频带宽、极化方式、轨道高度、轨道倾角、方位向扫描角和距离向扫描角。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在仿真获取定标区域内的输电线路的SAR模拟影像时，SAR卫星工作在条带模式下，并采用距离-多普勒成像算法获取高分辨率影像作为SAR模拟影像。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述第一对应关系利用曲线拟合方法获取第一对应关系曲线；
根据所述第二对应关系利用曲线拟合方法获取第二对应关系曲线。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述曲线拟合方法为最小二乘法多项式拟合方法。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预处理包括：对获取的待测的高压输电线路区域的SAR影像进行地理编码、配准和相干斑噪声滤除处理。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提取待测的高压输电线路区域的每个输电线路段对应的待测SAR影像的散射亮斑的空间位置，并根据所述第三对应关系确定输电线路中每个输电线路段的弧垂，包括：
将所述待测SAR影像沿着输电线路依次裁剪出多个输电线路段的影像片段，其中每个输电线路段包括：两端输电杆塔和对应的输电导线；
从每个输电线路段的影像片段中提取每个输电线路段的散射亮斑的空间位置；
根据每个输电线路段的散射亮斑的空间位置在所述第三对应关系中提取对应的弧垂，确定输电线路中每个输电线路段的弧垂。
8.一种基于合成孔径雷达影像确定高压输电线路弧垂的系统，其特征在于，所述系统包括：
参数获取单元，用于确定定标区域，并获取定标区域内的输电线路的参数信息和定标区域的实际的合成孔径雷达SAR影像的卫星成像参数，其中所述定标区域为能够确定弧垂实际值的高压输电线路；
几何结构模型确定单元，用于根据所述定标区域内的输电线路的参数信息和定标区域的实际的合成孔径雷达SAR影像的卫星成像参数构建SAR卫星对输电线路进行成像的几何结构模型，并仿真获取定标区域内的输电线路的SAR模拟影像；
第一对应关系确定单元，用于根据所述定标区域内的输电线路走向与SAR卫星的地面运动轨迹之间的夹角，确定定标区域内的输电线路弧垂与SAR模拟影像中输电线路的散射亮斑空间位置的第一对应关系；
第二对应关系确定单元，用于确定定标区域内的输电线路弧垂实际值和SAR实际影像中输电线路的散射亮斑空间位置的第二对应关系；
判断单元，用于判断所述第一对应关系和第二对应关系之间的偏离值是否满足预设弧垂监测误差阈值，若满足，则进入待测SAR影像获取单元，若不满足，则进入几何结构模型确定单元，重新确定几何结构模型；
待测SAR影像获取单元，用于获取待测的高压输电线路区域的SAR影像，并对所述待测的高压输电线路区域的SAR影像进行预处理，获取待测SAR影像；
第三对应关系确定单元，用于根据所述待测的高压输电线路区域的输电线路的参数信息和待测SAR影像，利用所述几何结构模型，确定待测的高压输电线路区域的输电线路弧垂与待测SAR影像中输电线路的散射亮斑空间位置的第三对应关系；
弧垂确定单元，用于提取待测的高压输电线路区域的每个输电线路段对应的待测SAR影像的散射亮斑的空间位置，并根据所述第三对应关系确定输电线路中每个输电线路段的弧垂。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，
所述参数信息包括：档距、悬挂高度、输电导线的材质、横截面积和输电线路走向；所述卫星成像参数包括：信号波长、扫频带宽、极化方式、轨道高度、轨道倾角、方位向扫描角和距离向扫描角。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，在几何结构模型确定单元，仿真获取定标区域内的输电线路的SAR模拟影像时，SAR卫星工作在条带模式下，并采用距离-多普勒成像算法获取高分辨率影像作为SAR模拟影像。
11.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
第一对应关系曲线获取单元，用于根据所述第一对应关系利用曲线拟合方法获取第一对应关系曲线；
第二对应关系曲线获取单元，用于根据所述第二对应关系利用曲线拟合方法获取第二对应关系曲线。
12.根据权利要11所述的系统，其特征在于，所述曲线拟合方法为最小二乘法多项式拟合方法。
13.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述预处理包括：对获取的待测的高压输电线路区域的SAR影像进行地理编码、配准和相干斑噪声滤除处理。
14.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述弧垂确定单元，提取待测的高压输电线路区域的每个输电线路段对应的待测SAR影像的散射亮斑的空间位置，并根据所述第三对应关系确定输电线路中每个输电线路段的弧垂，包括：
将所述待测SAR影像沿着输电线路依次裁剪出多个输电线路段的影像片段，其中每个输电线路段包括：两端输电杆塔和对应的输电导线；
从每个输电线路段的影响片段中提取每个输电线路段的散射亮斑的空间位置；
根据每个输电线路段的散射亮斑的空间位置在所述第三对应关系中提取对应的弧垂，确定输电线路中每个输电线路段的弧垂。
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