CN111307109A - 基于sar卫星数据的电网杆塔设备地质沉降隐患监测方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于SAR卫星数据的电网杆塔设备地质沉降隐患监测方法和系统，依靠SAR卫星对目标区域开展广域的地质沉降监测，并将监测结果通过数据处理模块分析处理，得出目标区域内历史长久缓慢的地质沉降量，然后叠加电网地理信息系统，按电网杆塔设备沉降量、电压等级和重度度自动推送信息，待设备运维单位将现场勘查结果反馈至系统中，不断优化卫星影像处理模型和算法，最终实现电网地质沉降分布可视化。本发明大大减少人工现场测量的工作量、缩短电网地质沉降结果的获取周期，实现电网输配电设备长时期、高精度、大范围且结果客观的地质沉降结果，为科学研判输电线路地质灾害的分布及其发生趋势提供了支撑。

Description

基于SAR卫星数据的电网杆塔设备地质沉降隐患监测方法和 系统

技术领域

本发明涉及电网杆塔设备地质沉降监测技术领域，具体为一种基于SAR卫星数据的电网杆塔设备地质沉降隐患监测方法和系统。

背景技术

地质沉降是一种缓变性、长期累积的过程，必须进行长期有效的地质沉降监测，但目前传统的地质沉降方法虽然精度较高，但监测的是离散的点或线的结果，无法对大面积不均匀地质沉降进行有效监测。

我国电网输配电设备覆盖面积广，沿途地质条件复杂，同时受交通、地形等条件影响，运维人员难以对辖内设备开展全覆盖、高频度、高效率的监测。若长期缺乏地质沉降有效监测，难以准确掌握电网杆塔设备所处的地质灾害风险状态，严重时会导致杆塔倾斜甚至倒塔断线，危及电网系统安全稳定运行。

SAR卫星遥感技术具有空间分辨率高、形变敏感度高、覆盖范围大和受天气影响较小等优点，能够从太空近地以及远地视角快速获取地质形变数据，以此来辅助电网杆塔设备地质沉降监测。

针对于这种情况，本发明的一种基于SAR卫星数据的电网杆塔设备地质沉降隐患监测方法和系统，可实现电网杆塔设备地质沉降广域定期监测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于SAR卫星数据的电网杆塔设备地质沉降隐患监测方法，包括以下步骤：

依托SAR卫星定期对目标区域开展地质沉降监测；

将监测结果通过数据处理模块分析处理，得出目标区域内历史长久缓慢的地质沉降量；

叠加电网地理信息系统，由地质沉降管理模块根据电网杆塔设备地质沉降量、电压等级和重要度自动推送信息；

通过设备运维单位进行现场复勘，并将复勘数据传递给数据处理模块进行闭环反馈，优化卫星影像处理模型和算法；

将现场核实后的地质沉降数据输入至电网地质沉降分布系统中，数据化管理电网杆塔设备地质沉降量随时间序列的变化；

通过电网地质沉降分布系统对电网杆塔设备地质沉降变化趋势进行分析及预测，实现电网地质沉降分布可视化。

优选的，所述方法步骤中数据处理模块将SAR卫星对目标区域的监测结果分为两类，为地质下沉和地质抬升(单位：毫米)，分别用负值和正值表示，根据下沉或抬升的严重程度，采取监测数据的绝对值划分等级，分别为[0,10)[10,20)[20,30)[30,+∞)四个等级。

优选的，所述方法步骤中自动推送条件为：设备下沉或抬升速率超过25mm/year；设备重要度为关键和重要的；设备电压等级110kV及以上。

一种基于SAR卫星数据的电网杆塔设备地质沉降隐患监测系统，包括SAR卫星，用于对目标区域开展地质沉降监测；

数据处理模块，用于对监测的结果进行分析处理，以及接收信息进行闭环反馈，优化卫星影像处理模型和算法；

地质沉降管理模块，用于根据电网杆塔设备地质沉降量、电压等级和重要度，同时叠加电网GIS地理信息来自动推送信息；

设备运维单位，用于现场复勘地质沉降量，以及将复勘信息发送给数据处理模块，用于闭环反馈；

电网地质沉降分布系统，用于接收现场核实后的地质沉降数据来数据化管理电网杆塔设备地质沉降量随时间序列的变化，以及对电网杆塔设备地质沉降变化趋势进行分析及预测；

电网GIS地理信息系统，用于将电网GIS地理信息发送给地质沉降管理模块；以及

电网设备重要度，用于将电网设备重要度信息发送给地质沉降管理模块。

优选的，所护沉降管理模块包括识别模块，用于识别判断设备下沉或抬升速率、设备重要度及设备电压等级；

推送模块，用于推送信息。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过构建基于卫星广域监测电网杆塔设备地质沉降系统，可大大减少人工现场测量的工作量、缩短电网地质沉降结果的获取周期，实现电网输配电设备长时期、高精度、大范围且结果客观的地质沉降结果，为科学研判输电线路地质灾害的分布及其发生趋势提供了支撑，为及早采取监测、防治等应对措施探寻目标，争取了时间；通过SAR卫星对目标区域周期性扫描并获取数据，在一定程度上受气候、地理、人为因素影响较小，结果客观、稳定；同时可以根据历史卫星遥感数据，对电网杆塔设备地质沉降变化趋势进行分析及预测。

附图说明

图1为本发明的一种基于SAR卫星数据的电网杆塔设备地质沉降隐患监测方法流程图；

图2为本发明的一种基于SAR卫星数据的电网杆塔设备地质沉降隐患监测系统的结构框图；

图3为本发明地质沉降管理模块结构框图；

图4为本发明中的矩形基础根开尺寸测量示意图；

图5为本发明中的距离测量示意图。

图中：100 SAR卫星、200数据处理模块、300地质沉降管理模块、301识别模块、302推送模块、400设备运维单位、500电网地质沉降分布系统、600电网GIS地理信息系统、700电网设备重要度。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：

一种基于SAR卫星数据的电网杆塔设备地质沉降隐患监测方法，包括以下步骤：

S101：依托SAR卫星定期对目标区域开展地质沉降监测；

S102：并将监测结果通过数据处理模块分析处理，得出目标区域内历史长久缓慢的地质沉降量，其中，数据处理模块将SAR卫星对目标区域的监测结果分为两类，为地质下沉和地质抬升(单位：毫米)，分别用负值和正值表示，根据下沉或抬升的严重程度，采取监测数据的绝对值划分等级，分别为[0,10)[10,20)[20,30)[30,+∞)四个等级；

S103：然后叠加电网地理信息系统，由地质沉降管理模块根据电网杆塔设备地质沉降量、电压等级和重要度自动推送信息，其中，自动推送条件为：设备下沉或抬升速率超过25mm/year；设备重要度为关键和重要的；设备电压等级110kV及以上；

S104：设备运维单位根据地质沉降管理模块推送的信息，到指定线路杆塔处采用推荐方法(具体步骤如下)开展现场复勘，并将复勘结果回填至系统推送信息中，实现信息线上的闭环反馈；

S105：同时将现场核实后的地质沉降数据输入至电网地质沉降分布系统中，数据化管理电网杆塔设备地质沉降量随时间序列的变化；

S106：通过电网地质沉降分布系统对电网杆塔设备地质沉降变化趋势进行分析及预测，实现电网地质沉降分布可视化。

其中，设备运维单位开展地质沉降现场复勘的三种方法具体步骤如下：

(1)基础顶面高差测量

Ⅰ.地脚螺栓式基础：在铁塔基面范围内选取合适的位置架设经纬仪；在基础顶面立塔尺，锁定经纬仪垂直度盘为90°00′00″，分别读出四个基础塔尺读数；以一个腿为基准，扣除截腿长度后，计算出四个腿基础顶面相对高差，做好检测记录。如现场地形受限，不能一次性读取四个基础顶面塔尺读数，可选取至少能读取两个基础顶面塔尺读数的位置架设经纬仪，两两相测，计算出四个基础顶面高差。

Ⅱ.插入式角钢基础：在铁塔基面范围内选取合适的位置架设经纬仪；分别在四个基础插入式角钢顶面内外联板等高处划印；采用皮尺或钢卷尺量测经纬仪横轴中心与划印点的距离，分别计算出四个基础插入式角钢顶面与经纬仪的相对高差；以一个腿为基准，扣除截腿长度后，计算出四个腿基础顶面相对高差，做好检测记录。如现场地形受限，不能一次性观察到四个基础插入式角钢顶面登高处划印，可选取至少能观察两个基础插入式角钢顶面登高处划印的位置架设经纬仪，两两相测，计算出四个基础顶面高差。

(2)基础对角尺寸测量

基础对角尺寸，主要是测量A、B、C、D四个基础相对于铁塔中心的水平距离，如附图4所示：a为基础半根开(基础地脚螺栓中心至线行中线或横担中线的距离)，b为坑口边长，O为铁塔的中心。基础半对角

坑口近点

坑口远点

如附图5所示，现场使用经纬仪具体测量方法：仪器置于铁塔中心O，用皮尺或钢卷尺量取D点到经纬仪横轴中心的斜距S；测出经纬仪与D点间垂直角J(度盘数)。则O点到D点之间的水平距离L及高差H按下式计算，做好检测记录。

L＝ABS(S×sinJ)

H＝S×cosJ+仪高

其中，ABS-绝对值；β－经纬仪水平轴线与斜距线形成的夹角；J－经纬仪垂直度盘读数。如计算出的H为“－”值时表示D点低于O点；如计算出的H为“+”值时表示D点高于O点。

3)基础扭转测量

如附图4所示，基础扭转主要是测量A、B、C、D四个基础间与铁塔中心相对夹角，分别为∠AOB、∠BOC、∠COD、∠DOA，测量完成做好检测记录。

其中，实现信息线上的闭环反馈具体方法如下：

设备运维单位将复勘数据传递给数据处理模块，系统输出值与作为期望值的复勘数据进行对比；当系统输出值与复勘数据的差值的绝对值占比复勘数据的0％-0.8％时，无需调整优化卫星影像处理模型和算法，当系统输出值与复勘数据的差值的绝对值占比复勘数据的0.8％-1时，优化调整卫星影像处理模型和算法，直至系统输出值与复勘数据的误差达到允许的范围内，保存并使用优化后的卫星处理模型和算法；具体优化调整方法如下：

通过卫星多个角度的拍摄来获取目标物的多个SAR影像进行匹配、叠加；调整晶体的光性和切片方向来调整干涉图的生成；调整目标地中心点的位置，优化平地效应的计算值；在去平地效应后，进行相位解馋，通过这一系列过程获取目标区域的长久缓慢的地质沉降量，将所得结果与复勘数据进行比较，通过不断的调整优化，直至系统得出的沉降量与复勘数据的差值在允许范围内为止。

本发明还包括一种基于SAR卫星数据的电网杆塔设备地质沉降隐患监测系统，包括SAR卫星100，用于对目标区域开展地质沉降监测；数据处理模块200，用于对监测的结果进行分析处理，以及接收信息进行闭环反馈，优化卫星影像处理模型和算法；地质沉降管理模块300，用于根据电网杆塔设备地质沉降量、电压等级和重要度，同时叠加电网GIS地理信息来自动推送信息，其中地质沉降管理模块300包括识别模块301，用于识别判断设备下沉或抬升速率、设备重要度及设备电压等级，和推送模块(302)，用于推送信息；设备运维单位400，用于现场复勘地质沉降量，以及将复勘信息发送给数据处理模块200，用于闭环反馈；电网地质沉降分布系统500，用于接收现场核实后的地质沉降数据来数据化管理电网杆塔设备地质沉降量随时间序列的变化，并对电网杆塔设备地质沉降变化趋势进行分析及预测；电网GIS地理信息系统600，用于将电网GIS地理信息发送给地质沉降管理模块300；以及电网设备重要度700，用于将电网设备重要度信息发送给地质沉降管理模块300。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种基于SAR卫星数据的电网杆塔设备地质沉降隐患监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

依托SAR卫星定期对目标区域开展地质沉降监测；

将监测结果通过数据处理模块分析处理，得出目标区域内历史长久缓慢的地质沉降量；

叠加电网地理信息系统，由地质沉降管理模块根据电网杆塔设备地质沉降量、电压等级和重要度自动推送信息；

通过设备运维单位进行现场复勘，并将复勘数据传递给数据处理模块进行闭环反馈，优化卫星影像处理模型和算法；

将现场核实后的地质沉降数据输入至电网地质沉降分布系统中，数据化管理电网杆塔设备地质沉降量随时间序列的变化；

通过电网地质沉降分布系统对电网杆塔设备地质沉降变化趋势进行分析及预测，实现电网地质沉降分布可视化。

2.根据权利要求1所述的一种基于SAR卫星数据的电网杆塔设备地质沉降隐患监测方法，其特征在于：所述方法步骤中数据处理模块将SAR卫星对目标区域的监测结果分为两类，为地质下沉和地质抬升(单位：毫米)，分别用负值和正值表示，根据下沉或抬升的严重程度，采取监测数据的绝对值划分等级，分别为[0,10)[10,20)[20,30)[30,+∞)四个等级。

3.根据权利要求1所述的一种基于SAR卫星数据的电网杆塔设备地质沉降隐患监测方法，其特征在于：所述方法步骤中自动推送条件为：设备下沉或抬升速率超过25mm/year；设备重要度为关键和重要的；设备电压等级110kV及以上。

4.一种基于SAR卫星数据的电网杆塔设备地质沉降隐患监测系统，其特征在于：包括SAR卫星(100)，用于对目标区域开展地质沉降监测；

数据处理模块(200)，用于对监测的结果进行分析处理，以及接收信息进行闭环反馈，优化卫星影像处理模型和算法；

地质沉降管理模块(300)，用于根据电网杆塔设备地质沉降量、电压等级和重要度，同时叠加电网GIS地理信息来自动推送信息；

设备运维单位(400)，用于现场复勘地质沉降量，以及将复勘信息发送给数据处理模块(200)，用于闭环反馈；

电网地质沉降分布系统(500)，用于接收现场核实后的地质沉降数据来数据化管理电网杆塔设备地质沉降量随时间序列的变化，以及对电网杆塔设备地质沉降变化趋势进行分析及预测；

电网GIS地理信息系统(600)，用于将电网GIS地理信息发送给地质沉降管理模块(300)；以及

电网设备重要度(700)，用于将电网设备重要度信息发送给地质沉降管理模块(300)。

5.根据权利要求4所述的一种基于SAR卫星数据的电网杆塔设备地质沉降隐患监测系统，其特征在于：所述地质沉降管理模块(300)包括识别模块(301)，用于识别判断设备下沉或抬升速率、设备重要度及设备电压等级；

推送模块(302)，用于推送信息。

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