DB14T+3163-2024公路邊坡干涉雷達監(jiān)測技術(shù)規(guī)程

ICS93.080.20CCSICS93.080.20CCSP66山 西 省 地 方 標(biāo) 準(zhǔn)DB14/T3163—2024公路邊坡干涉雷達監(jiān)測技術(shù)規(guī)程Technicalspecificationforhighwayslopemonitoringbysyntheticapertureradar20242024100820250108山西省市場監(jiān)督管理局發(fā)布目 次前言 II1范引文件 1語定義 1略語 2本定 2InSAR技方及求 5坡測 14測限頻率 15測警 16測果報告 16附錄B（料）主星載SAR據(jù)總 19附錄B（料）主星載SAR據(jù)總 19附錄C（料）主要InSAR技適條件 20前 言本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件由山西省交通運輸廳提出、組織實施和監(jiān)督檢查。由山西省市場監(jiān)督管理局對標(biāo)準(zhǔn)的組織實施情況進行監(jiān)督檢查。本文件由山西省交通運輸標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SXS/TC37)歸口。本文件起草單位：山西省交通科技研發(fā)有限公司、山西省智慧交通研究院有限公司、中國地質(zhì)大學(xué)（北京）。公路邊坡干涉雷達監(jiān)測技術(shù)規(guī)程范圍本文件適用于各等級公路邊坡形變監(jiān)測，礦區(qū)、城區(qū)等場地地表形變監(jiān)測可參考使用。（GB50026工程測量規(guī)范GB50330建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范GB/T40112地質(zhì)災(zāi)害危險性評估規(guī)范JGJ8建筑變形監(jiān)測規(guī)范JTG/TD31-05黃土地區(qū)公路路基設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范JTG/T3334公路滑坡防治設(shè)計規(guī)范CH/T6006時間序列InSAR地表形變監(jiān)測數(shù)據(jù)處理規(guī)范DZ/T0221崩塌、滑坡、泥石流監(jiān)測規(guī)范下列術(shù)語和定義適用于本文件。公路邊坡slopeofhighway由于公路工程建設(shè)開挖或填筑所形成的斜坡，包括路塹邊坡和路堤邊坡。合成孔徑雷達干涉測量interferometricsyntheticapertureradarSAR3.2.1差分合成孔徑雷達干涉測量differentialInSAR從合成孔徑雷達干涉相位中減去地形相位及平地相位，提取地表形變信息的測量技術(shù)。3.2.2永久散射體干涉測量persistentscatterersInSAR（PS）3.2.3小基線集干涉測量smallbaselinesubsetsInSAR利用時間和空間基線均小于給定閾值的干涉像對構(gòu)成多個差分干涉圖集，對時間序列相干目標(biāo)的差分相位進行分析處理并獲取地面形變信息的干涉測量方法。3.2.4地基合成孔徑雷達干涉測量ground-basedInSAR通過地面測站上的合成孔徑雷達對監(jiān)測體進行干涉成像，獲得監(jiān)測體周期性或?qū)崟r位移信息的測量方法。干涉基線interferometricbaseline包括空間基線和時間基線。主影像和輔影像干涉成像時，衛(wèi)星位置構(gòu)成的空間向量稱作空間基線，主、輔影像獲取時間差稱作時間基線。干涉圖interferogram配準(zhǔn)后的主輔影像中對應(yīng)像元值進行復(fù)共軛相乘得到的圖像。相干目標(biāo)coherenttarget在干涉圖上能保持后向散射特性穩(wěn)定且相干性良好的像元。角反射器cornerreflector能夠?qū)走_波束產(chǎn)生強烈反射，并在合成孔徑雷達圖像上形成高強度信號的人工裝置。能夠?qū)走_波束產(chǎn)生強烈反射，并在合成孔徑雷達圖像上形成高強度信號的人工裝置。視線向lineofsight雷達傳感器與地面目標(biāo)構(gòu)成的直線方向。4縮略語下列縮略語適用于本文件。DEM：數(shù)字高程模型（DigitalElevationModel）InSAR：合成孔徑雷達干涉測量（InterferometricSyntheticApertureRadar）TS-InSAR：時間序列合成孔徑雷達干涉測量（TimeSeriesInSAR）LOS：視線向（LineofSight）PS：（PersistentScatterer）SAR（SyntheticApertureSBAS（SmallBaselineSubsets）SLC：單數(shù)復(fù)圖像（SingleLookComplex）GNSS：全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GlobalNavigationSatelliteSystem）5基本規(guī)定監(jiān)測任務(wù)包括邊坡形變速率圖制作、邊坡滑動范圍獲取、歷史形變回溯及趨勢判斷、監(jiān)測結(jié)果精度評價?！侗浪?、滑坡、泥石流監(jiān)測規(guī)范》（DZ/T0221）附錄C.3中滑坡穩(wěn)定性評價標(biāo)準(zhǔn)來確定。1表1公路邊坡風(fēng)險等級劃分表評價要素風(fēng)險等級Ⅰ級Ⅱ級Ⅲ級經(jīng)濟損失直接經(jīng)濟損失＞500萬元或間接經(jīng)濟損失＞5000萬元100～500500～5000直接經(jīng)濟損失＜100萬元或間接經(jīng)濟損失＜500萬元人身安全威脅人數(shù)＞100人威脅人數(shù)10人～100人威脅人數(shù)＜10人危害后果完全中斷半幅中斷不影響通行注：滿足評價要素中的一項即可。2工作流程InSAR工作流程InSAR1邊坡監(jiān)測等級邊坡穩(wěn)定狀態(tài)邊坡風(fēng)險等級一級不穩(wěn)定Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級欠穩(wěn)定Ⅰ級二級欠穩(wěn)定Ⅱ級、Ⅲ級穩(wěn)定Ⅰ級三級穩(wěn)定Ⅱ級、Ⅲ級圖1公路邊坡InSAR監(jiān)測作業(yè)流程圖實施InSAR邊坡監(jiān)測任務(wù)前需要收集的資料包括：——邊坡地質(zhì)狀況、影像資料；——邊坡設(shè)計、施工資料；——歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)；——監(jiān)測區(qū)SAR數(shù)據(jù)，包括存檔數(shù)據(jù)和編程數(shù)據(jù)；——監(jiān)測區(qū)輔助數(shù)據(jù)資料，包括DEM數(shù)據(jù)、成果底圖數(shù)據(jù)、衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)和其它數(shù)據(jù)等。InSARSARA。GB-InSAR60%InSARSARSARB。SAR5.5.1SAR6SARC；SARGB-InSARDEMDEMSARDEMDEMSRTMDEM等DEMSARDEMSARSAR以上。SARSARDEM6InSAR并相互驗證。SARSAR4D-InSARPS-InSAR、SBAS-InSARGB-InSARC。D-InSARD-InSAR方法數(shù)據(jù)處理的基本流程見圖2所示。圖2D-InSARSAR主影像的選擇及影像組合生成像對的步驟如下：已組合好的像對，根據(jù)主影像進行配準(zhǔn)，并將所有影像裁剪成范圍一致區(qū)域，具體步驟如下：0.1據(jù)。DEMSAR將DEM與選好的主影像進行配準(zhǔn)，并且將DEM范圍裁剪成與主影像范圍一致，具體步驟如下：DEMDEM0.5DEMSARDEMSAR對已配準(zhǔn)主輔影像進行前置濾波，并計算生成干涉圖，具體步驟如下：依據(jù)空間基線參數(shù)和地球橢球體參數(shù)，計算平地相位；利用配準(zhǔn)后DEM，計算地形相位。從干涉相位中去除平地和地形相位，生成差分干涉相位，逐像元計算生成差分干涉圖。宜選用自適應(yīng)濾波方法，對干涉圖差分相位濾波，得到濾波后的差分干涉圖。依據(jù)相干系數(shù)計算公式，對經(jīng)過濾波的主輔影像差分干涉相位像元，選擇窗體大小，逐像元計算相干系數(shù)，生成相干圖。對相位纏繞的差分干涉圖進行解纏，具體步驟如下：0.2”依據(jù)雷達波長參數(shù)，將解纏相位換算為LOS形變量?r。依據(jù)雷達入射角與邊坡坡度、坡向之間的關(guān)系，將LOS形變量?r轉(zhuǎn)換為滑坡方向形變量dslope：dsloper/indexindex

0.3,0?index0.3n 或

0.3式中：θ為雷達入射角；

LS loe 0.0.3indx0nLOSloe(sinos,osos,sin

·········································(1)α為雷達衛(wèi)星飛行方向；βφ當(dāng)dslope>0時，表示斜坡向上滑動不符合實際，故剔除僅保留負值部分。地理編碼的具體步驟如下：6.3.4SARPS-InSARPS-InSAR方法數(shù)據(jù)處理的基本流程見圖3所示。圖3PS-InSARPS-InSAR6.3.2SARSAR6.3.3；6.3.3；DEMDEMDEM6.3.4。6.3.5。PSPSPSSARPSPSPSPSPS6.3.6.1。6.4.3.1時間PS-InSARPS監(jiān)測工作設(shè)計書僅要求線性形變成果，則可直接輸出形變速率結(jié)果。6.4.5形變量計算PSLOS監(jiān)測工作設(shè)計書僅要求線性形變成果，則可直接輸出形變速率結(jié)果。6.4.5形變量計算PSLOS6.3.7。SBAS-InSAR數(shù)據(jù)處理6.5.1基本流程SBAS-InSAR方法數(shù)據(jù)處理的基本流程見圖4所示。圖4SBAS-InSARSBAS-InSARSAR6.3.2中空間基，CX300m，L5003SAR6.3.3；6.3.3；6.5.2.1DEMDEMDEM6.3.4。6.3.5。6.3.6.3。6.4.2.5PS6.3.6.1。6.3.6.2。6.5.3.36.3.6.4。時間SBAS-InSAR的計算步驟為：6.4.4a）；6.4.4b）；解（SVD）處理，求解每個影像對應(yīng)時刻的大氣相位和非線性形變相位；大氣相位和非線性形變相位計算。對奇異值分解得到的大氣相位和非線性形變相位進行空間解（SVD）處理，求解每個影像對應(yīng)時刻的大氣相位和非線性形變相位；大氣相位和非線性形變相位計算。對奇異值分解得到的大氣相位和非線性形變相位進行空間6.5.5形變量計算6.3.7。GB-InSAR6.6.1基本流程GB-InSAR方法數(shù)據(jù)處理的基本流程見圖5。圖5GB-InSARSAR6.3.3；6.3.3。SAR6.3.6.3；SARSAR影像的相干系數(shù)；b對已配準(zhǔn)各子集影像進行前置濾波，在各子集內(nèi)，以第一景為主影像，計算生成干涉圖。具體步驟如下：對經(jīng)過濾波的SAR、5計算方法同6.3.6.4。大氣擾動是影響GB-InSAR精度的主要因素之一，其影響可達厘米級。當(dāng)測區(qū)范圍較小、地形較平坦、大氣環(huán)境較穩(wěn)定時，宜采用距離線性改正模型削弱大氣擾動。具體步驟如下：（0.9）amarb，其中r為視線a、b當(dāng)測區(qū)范圍較大、地形起伏較大、大氣環(huán)境復(fù)雜時，宜采用二階距離改正模型削弱大氣擾動。具體步驟如下：a)選擇測區(qū)內(nèi)形變?yōu)榱愕姆€(wěn)定點，可認為高相干點（如相干系數(shù)大于0.9）為穩(wěn)定點；d)amarrc，其中r為視2線向距離，計算模型系數(shù)a、b、c，得到二階距離改正模型；b)通過二階距離改正模型對相干點的解纏相位進行大氣改正。LOSGNSS6.3.7。7邊坡監(jiān)測5.2.2SAR5.4GB-InSARInSAR（GNSS共5.65.7、5.8SARInSAR5.1TS-InSARDEMSARSARGNSSInSAR8監(jiān)測期限及頻率始，直至變形趨于穩(wěn)定后結(jié)束。8.1.2InSAR始，直至變形趨于穩(wěn)定后結(jié)束。8.1.2InSAR監(jiān)測周期21監(jiān)測頻率8.3.1針對不同監(jiān)測等級的邊坡分別闡述施工期及運營期的監(jiān)測期限和頻率要求，具體要求見表3。表3公路邊坡InSAR監(jiān)測頻率8.3.2當(dāng)出現(xiàn)特殊情況需要提高監(jiān)測頻率而InSARGNSS施工期運營期一級二級三級一級二級三級＜1次/10d1次/15d1次/20d＜1次/10d1次/20d1次/30d注1：邊坡工程施工前的監(jiān)測頻率視情況而定；注2：實際監(jiān)測頻率視衛(wèi)星的重復(fù)周期而定，選擇重復(fù)周期最接近上述要求的SAR數(shù)據(jù)；注3：雨季應(yīng)適當(dāng)提高監(jiān)測頻率。全站儀等手段輔助監(jiān)測。9監(jiān)測預(yù)警構(gòu)）9.2.1InSAR4。表4公路邊坡InSAR監(jiān)測預(yù)警值技術(shù)方法監(jiān)測等級一級二級三級速率值(mm/d)加速度(mm/d2)速率值(mm/d)加速度(mm/d2)速率值(mm/d)加速度(mm/d2)D-InSAR10/15/20/PS-InSAR2131.542SBAS-InSAR2131.542GB-InSAR5283105注1：加速度為相鄰兩個時段平均速率的變化；注2：預(yù)警值只作為理想情況下的參考，需結(jié)合其它高頻監(jiān)測手段及現(xiàn)場情況共同預(yù)警；注3：巖質(zhì)邊坡的預(yù)警值可適當(dāng)增大。10監(jiān)測成果及報告10監(jiān)測成果及報告SAR——監(jiān)測方法與工作流程；——數(shù)據(jù)處理流程；附錄A（資料性）星載SAR可視性分析可視性分析流程圖如圖A.1所示。圖A.1可視性分析流程圖第一步，利用ARCGIS軟件中的空間分析模塊基于DEM計算得到地形坡度（β）和坡向（α），再利用山體陰影模型計算陰影（Sh）和疊掩（Lv）掩膜。計算R-Index)]，升軌數(shù)據(jù)，降軌數(shù)據(jù)θ為，ε第三步，將所得的R-Index指數(shù)、陰影和疊掩相乘，獲得最終的SAR地形可視性Visibility=R-Index×Lv×Sh。其中：R-Index＞sinθ0＜R-Index≤sinθ，-1≤R-Index≤0，R-Index＞sinθ）、）、附錄B（資料性）主要星載SAR數(shù)據(jù)匯總表B.1主要星載SAR數(shù)據(jù)匯總表星載SAR系統(tǒng)高分三號L-SAR01A/B宏圖一號Sentinel-1A/BALOS-2PALSARRadarSAT-2TerraSAR-XCOSMO-SkyMed國家/機構(gòu)中國中國中國歐空局日本加拿大德國意大利發(fā)射時間20168/202111/2022420221/202222023年3月20144/2016420145200712月20076/2010年6月20076/200712月/200810月/2010月設(shè)計壽命8年8年5年7年5年7年5年7年是否在軌是是是是是是是是重訪周期29天4（8天）15天6天（單衛(wèi)星12天）14天24天11天4天（單衛(wèi)星16天）工作波段CLXCLCXX側(cè)視方式左右側(cè)視左右側(cè)視左右側(cè)視右側(cè)視左右側(cè)視左右側(cè)視右側(cè)視左右