融合形变遥测技术与数据处理方法研究

如何获取高精度、高空间分辨率的变形信息，解决目前工程建筑物变形监测信息的空间不连续问题，是变形监测技术发展的方向。地基InSAR与三维激光扫描技术均可获得高空间分辨率的变形信息，但两者都存在一定的局限性，将两者融合可实现优势互补，目前国内外在这方面的研究尚处于探索阶段。本课题基于水利水电工程，综合利用地基InSAR、三维激光扫描两种遥测技术，在分析各自优缺点的基础上，针对融合地基InSAR与三维激光扫描的变形监测数据处理方法，研究实用的高精度、高空间分辨率三维变形监测数据融合技术，为工程变形监测及数据处理提供新的思路和方法。

随着国民经济的快速发展，大型工程建筑物越来越多，其安全监测渐显重要。然而传统的监测手段由于空间分辨率低、连续性差、受环境影响大，无法满足日益增长的高精度监测的要求。本项目对多种高精度、高分辨率的监测技术进行分析和融合研究，以其达到取长补短的目的。主要研究内容和成果如下：.（1）三维激光扫描技术的研究。提出了基于重心欧氏距离的点云精确配准方法，实现了有效、快速、精确的点云自动配准；提出了基于NURBS参数曲面的柔性变形分析方法，获得了变形前后建筑物点云模型的对应关系；利用主成分分析法获取了建筑物的空间三维信息，分析得到的位移量与常规监测方法得到的数据完全一致。.（2）GBSAR技术的研究。通过IBIS-S系统与千分表对比试验，验证了其亚毫米级的监测精度；深入研究了气象数据补偿法和固定点法，提出了更高精度的大气扰动改正分布模型；提出了改进DEM测高模型，量化分析了平行射线近似处理方法误差；提出了基于幅度信息的三维形变提取方法，解决了GBSAR仅能获取视线向一维变形量的技术难题；发明了一种能够模仿雷达视线向高精度位移、可量测、可定向的地基雷达角反射器，具有良好的实际应用价值。.（3）融合多种监测技术的研究。利用三维激光扫描点云数据模拟GBSAR的相位，辅助GBSAR的相位解缠，提高了监测精度；将GBSAR获得的高精度变形信息投影至由三维激光扫描点云数据所建立的DEM上，获取了变形区域的形变值；利用最小二乘估计法融合了GBSAR和测量机器人的变形观测值，得到了监测区域的高精度三维形变信息。