2022地上建筑物安全遙感監(jiān)測技術(shù)規(guī)程

地上建筑物安全遙感監(jiān)測技術(shù)規(guī)程

目次TOC\o"1-2"\h\z\u1總則 72術(shù)語、符號和縮略語 92.1術(shù)語 92.2符號 112.3縮略語 123基本規(guī)定 144建筑物安全風險普查 174.1風險普查數(shù)據(jù)選擇 174.2風險普查數(shù)據(jù)處理 194.3建筑物風險評價 235建筑物變形精細化監(jiān)測 285.1角反射器布設(shè)與測量 285.2精細化監(jiān)測數(shù)據(jù)選擇 305.3精細化監(jiān)測數(shù)據(jù)處理 306成果編制與提交 346.1成果編制 346.2成果提交 37本規(guī)程用詞說明 38引用標準名錄 39ContentsTOC\o"1-2"\h\z\u1Generalprovisions 72Terms,symbolsandabbreviations 92.1Terms 92.2Symbols 112.3Abbreviations 123Basicrequirements 144RiskCensusofBuildingSafety 174.1RiskCensusDataSelection 174.2RiskCensusDataProcessing 194.3BuildingRiskAssessment 235FineDeformationMonitoringofBuildings 285.1LayoutandMeasurementofCornerReflector 285.2FineMonitoringDataSelection 305.3FineMonitoringDataProcessing 306ResultsCompilationandSubmission 346.1Resultscompilation 346.2ResultsSubmission 37ExplanationofWordsinThisStandard 38ListofQuotedStandards 391總則1.0.1為保證星載合成孔徑雷達干涉測量（InSAR）對建筑物安全的監(jiān)測質(zhì)量，做到技術(shù)先進，方案合理，安全可靠，特制定本規(guī)程?！緱l文說明】本條明確了制定本規(guī)程的目的。隨著星載合成孔徑雷達干涉測量（InSAR）的迅猛發(fā)展，其在地震、地表各類地物形變等監(jiān)測中得到了重視和應(yīng)用。與傳統(tǒng)測量手段，比如水準儀、近景攝影等測量技術(shù)相比，其綜合優(yōu)勢明顯：形變監(jiān)測精度可達毫米級；監(jiān)測范圍一次可達成百上千平方公里；可定量獲得建筑物時間序列形變信息，數(shù)據(jù)更新快且豐富；受天氣影響小，可全天候、全天時地連續(xù)長期監(jiān)測；監(jiān)測實施便利和安全，一般僅需衛(wèi)星重復(fù)獲取地表影像，無需直接接觸目標；成本相對低，無需維護觀測網(wǎng)，對廣范圍建筑物監(jiān)測服務(wù)好。許多研究人員對InSAR監(jiān)測建筑物及基礎(chǔ)設(shè)施的形變進行了研究和應(yīng)用。本規(guī)程提出了星載InSAR監(jiān)測建筑物安全的技術(shù)要求，為星載InSAR在監(jiān)測建筑物安全中的應(yīng)用，提供了合理可靠的評價依據(jù)。1.0.2本規(guī)程適用于星載InSAR監(jiān)測建筑物安全的方案部署、數(shù)據(jù)選擇、風險評價、成果編制與提交。【條文說明】本規(guī)程適用于指導星載InSAR對建筑物變形監(jiān)測和安全風險評價工作。1.0.3星載InSAR監(jiān)測建筑物安全工作，除應(yīng)符合本規(guī)程外，尚應(yīng)符合國家現(xiàn)行有關(guān)標準的規(guī)定。【條文說明】與本規(guī)程相關(guān)的國家現(xiàn)行標準還有《建筑物變形測量規(guī)范》JGJ8-2016、《工程測量規(guī)范》GB50026-2007，《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007-2011、《危險房屋鑒定標準》JGJ125-2016、《時間序列InSAR地表變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理規(guī)范》CH/T6006-2018、《地面沉降調(diào)查與監(jiān)測規(guī)范》DZ/T0283-2015、《地面沉降測量規(guī)范》DZ/T0154-2019、《地質(zhì)災(zāi)害InSAR監(jiān)測技術(shù)指南》（試行）T/CAGHP013-2018和《機載InSAR系統(tǒng)測制1:100001:500003D產(chǎn)品技術(shù)規(guī)程》GB/T32874-2016等。

2術(shù)語、符號和縮略語2.1術(shù)語2.1.1建筑物變形deformationofbuilding建筑物的地基、基礎(chǔ)、上部結(jié)構(gòu)及其場地受各種作用力而產(chǎn)生的形狀或位置變化現(xiàn)象。2.1.2建筑物變形監(jiān)測deformationmonitoringofbuilding對建筑物變形進行監(jiān)測，并對觀測結(jié)果進行處理和分析的工作。2.1.3合成孔徑雷達干涉測量interferometricsyntheticapertureradar;InSAR對同一地區(qū)不同層次SAR數(shù)據(jù)中的相位信息進行干涉計算的技術(shù)?！緱l文說明】參考《地質(zhì)災(zāi)害InSAR監(jiān)測技術(shù)指南》（試行）T/CAGHP013-2018、《時間序列InSAR地表變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理規(guī)范》CH/T6006-2018、《地面沉降調(diào)查與監(jiān)測規(guī)范》DZ/T0283-2015、《地面沉降測量規(guī)范》DZ/T0154-2019編制。本規(guī)程中特指利用星載SAR數(shù)據(jù)提取建筑物變形的技術(shù)，測量方法包括PS-InSAR和CR-InSAR方法。2.1.4永久散射體persistentscatterer在長時間跨度InSAR影像序列中穩(wěn)定的天然反射體。2.1.5角反射器cornerreflector采用金屬材料制成，與雷達波的入射方向保持最佳夾角的人工反射裝置。2.1.6時間序列timeseries一系列變形觀測數(shù)據(jù)按觀測時間先后排序而成的數(shù)列。2.1.7永久散射體合成孔徑雷達干涉測量persistentscattererInSAR（PS-InSAR）對長時間序列SAR影像集合的永久散射體進行時間和空間域變形量計算，以提取高精度時間序列變形信息的干涉測量方法。2.1.8角反射器合成孔徑雷達干涉測量cornerreflectorInSAR對長時間序列SAR影像集合對角反射器獲取的像元進行時間和空間域變形量計算，以提取高精度時間序列變形信息的干涉測量方法。2.1.9干涉相位interferometricphase精確配準后的兩幅SAR復(fù)影像，通過對應(yīng)像素的復(fù)數(shù)據(jù)共軛相乘得到的兩幅復(fù)影像的相位差?！緱l文說明】干涉相位反映了同一地物至兩個SAR天線相位中心的路差。2.1.10視線向lineofsight雷達傳感器照射地物的方向。2.1.11層次聚類法hierarchicalclustermethod逐層進行類別聚合的方法?！緱l文說明】本條對層次聚類法進行了定義，層次聚類根據(jù)聚類要求可以把小簇合并成大簇，也可以把大簇分割成小簇。2.1.12聚類點convergencepointPS點集合的代表點?！緱l文說明】對聚類點進行了定義，通過層次聚類法對PS點進行聚類，形成不同的PS點集合。計算每個PS點集合中所有PS點的平均空間位置，形成1個代表點，作為該集合的聚類點。2.1.13關(guān)鍵點keypoint從聚類點中選取的最能代表建筑變形特征的點。2.2符號Bperp——主副圖像的垂直基線；c——光速；d——垂直向變形量；d3y——三年累計沉降最大值；h——由DEM數(shù)據(jù)獲取的高程值；l——星載SAR影像的方位坐標；p——星載SAR影像的距離坐標；PRF——星載SAR影像的方位向采樣頻率；R——衛(wèi)星到目標的斜距；RSR——星載SAR影像的距離向采樣頻率；S(ta)——衛(wèi)星在ta時刻的三維位置坐標；ta1——星載SAR影像的方位起始時刻；tr——角反射器目標對應(yīng)的距離向時間；tr1——星載SAR影像的距離起始時刻；T——角反射器的三維位置坐標；T3y——三年累計傾斜最大值；TV1y——近一年傾斜速率最大值；V1y——近一年沉降速率最大值；V(ta)——衛(wèi)星在ta時刻的速度；——雷達波波長；θ——雷達波入射角；φatmo——大氣殘余相位；φDEM——地形因素引入的相位；φDEM,r——殘余的地形相位；φInt——角反射器影像對的干涉相位；φInt,r——補償后的影像對干涉相位；φM——角反射器在主圖像的相位；φnoise——噪聲誤差相位；φS——角反射器在輔圖像的相位；φtrack——軌道誤差相位；——LOS變形量；——時間序列變形相位。2.3縮略語CR角反射器（Cornerreflector）CR-InSAR（CornerreflectorInSAR）DEM數(shù)字高程模型（DigitalElevationModel)InSAR合成孔徑雷達干涉測量（InterferometricSAR）LOS視線向（Lineofsight）PS永久散射體（PersistentScatterer）PS-InSAR永久散射體合成孔徑雷達干涉測量（PersistentscattererInSAR）SAR合成孔徑雷達（SyntheticAperatureRadar）SRTM航天飛機雷達地形測繪任務(wù)（ShuttleRadarTopographyMission）WGS-84全球大地坐標系統(tǒng)1984（WorldGeodeticSystem1984）

3基本規(guī)定3.0.1星載InSAR監(jiān)測建筑物安全宜采用WGS-84大地坐標系，也可根據(jù)需要采用國家高程系統(tǒng)，或采用經(jīng)國家和地方行政主管部門審批備案的可與國家高程系統(tǒng)相聯(lián)結(jié)的獨立高程系統(tǒng)。3.0.2建筑物風險評價和監(jiān)測方案的基本技術(shù)流程圖3.0.2，宜分為3個主要步驟：1建筑物安全風險普查，宜采用PS-InSAR方法。2建筑物安全風險詳查，宜進行現(xiàn)場檢測，可采用水準測量、全站儀測量、GPS測量、激光測量、近景攝影測量等方法。3建筑物變形精細化監(jiān)測，可采用CR-InSAR、水準測量、全站儀測量、GPS測量、激光測量、近景攝影測量等方法?！緱l文說明】本條規(guī)定了建筑物風險評價和監(jiān)測方案的基本技術(shù)流程。本條確定了3個主要步驟：建筑物安全風險普查，是對大區(qū)域的建筑物變形采用星載InSAR方法進行監(jiān)測，從而確定大區(qū)域范圍內(nèi)建筑物的風險等級，目前PS-InSAR方法能夠完成此種監(jiān)測任務(wù)。建筑物安全風險詳查是建筑物安全風險普查的下一步工作，是對星載InSAR的監(jiān)測結(jié)果進行甄別，從而劃分每棟建筑物的類別。根據(jù)建筑物安全風險詳查的結(jié)果，部署下一步建筑物變形精細化監(jiān)測方案。建筑物變形精細化監(jiān)測是針對I、II類建筑物關(guān)鍵點位的變形監(jiān)測。3.0.3建筑物安全風險普查應(yīng)給出建筑物的風險等級，當無法給出建筑物風險等級時，應(yīng)對功能重要的建筑物進行建筑物安全風險詳查?！緱l文說明】本條規(guī)定了建筑物安全風險普查的目的。當星載InSAR無法給出大區(qū)域內(nèi)某些建筑物的風險等級時，應(yīng)根據(jù)功能重要程度對這些建筑物進行區(qū)分，作為下一步進行建筑物安全風險詳查的組成部分。3.0.4建筑物風險等級宜按表3.0.4規(guī)定劃分。表3.0.4建筑物風險等級等級建筑物變形閾值（mm）（mm/月）—（/月）Ad3y<18V1y<1T3y<1‰TV1y<0.067‰B18≤d3y<241≤V1y<21‰≤T3y<1.5‰0.067‰≤TV1y<0.083‰C24≤d3y<482≤V1y<2.671.5‰≤T3y<3‰0.083‰≤TV1y<0.167‰Dd3y≥48V1y≥2.67T3y≥3‰TV1y≥0.167‰/【條文說明】目前建筑物安全風險評價標準主要有《危險房屋鑒定標準》GJ125-2016、《民用建筑可靠性鑒定標準》GB50292-2015、《工業(yè)建筑可靠性鑒定標準》GB50144-2008和《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007-2011等。建筑物變形閾值主要是綜合參考上述標準而選取，主要指標是：當建筑物處于自然狀態(tài)時，地基沉降速率連續(xù)2個月是否大于4mm/月；基礎(chǔ)傾斜量是否大于2‰。本條也考慮了InSAR監(jiān)測建筑物的時長因素，并結(jié)合大量的InSAR監(jiān)測建筑物變形與現(xiàn)場踏勘驗證案例，給出建筑物風險等級確定方法。3.0.5建筑物風險等級為C級和D級的建筑物，應(yīng)進行建筑物風險詳查?！緱l文說明】本條對應(yīng)進行風險詳查的建筑物進行了規(guī)定。3.0.6建筑物風險詳查宜鑒定建筑物類別，建筑物類別可分為I類建筑物、II類建筑物、III類建筑物?！緱l文說明】本條規(guī)定了建筑物風險詳查的目的。I類建筑物為高風險建筑物，II類建筑物為較高風險建筑物，III類建筑物為無風險建筑物。3.0.7I類建筑物和II類建筑物宜開展建筑物變形精細化監(jiān)測。I類建筑物可開展高頻率變形監(jiān)測，II類建筑物可采用CR-InSAR方法進行較高頻率變形監(jiān)測?！緱l文說明】本條對I類建筑物和II類建筑物開展建筑物變形精細化監(jiān)測的方案選擇進行了規(guī)定。高頻率宜是數(shù)次/天，CR-InSAR監(jiān)測頻率宜是數(shù)次/月。監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的建筑物功能重要建筑物數(shù)據(jù)選擇監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的建筑物功能重要建筑物數(shù)據(jù)選擇數(shù)據(jù)處理建筑物高頻率的變形監(jiān)測II類建筑物功能不重要建筑物建筑物現(xiàn)場檢測III類建筑物CR-InSAR對建筑物較高頻率的變形監(jiān)測I類建筑物星載InSAR監(jiān)測建筑物建筑物風險評價A、B級建筑物C、D級建筑物無法確定風險等級建筑物建筑物安全風險普查建筑物安全風險詳查建筑物變形精細化監(jiān)測

4建筑物安全風險普查4.1風險普查數(shù)據(jù)選擇4.1.1監(jiān)測區(qū)建筑物安全風險普查的相關(guān)數(shù)據(jù)應(yīng)包括星載SAR數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)、建筑物矢量框數(shù)據(jù)。【條文說明】目前可選擇使用的星載SAR數(shù)據(jù)如表1所示。星載SAR系統(tǒng)TerraSAR-X/TanDEM-XCOSMO-SkyMedRADARSAT-2ALOS-2PALSAR-2隸屬德國意大利加拿大日本運行時間2007200720072014軌道高度(km)514620798628波段(cm)X(3.1)X(3.1)C(5.6)L(22.9)極化方式全極化HH/VV全極化全極化側(cè)視角(o)20~5519.7~45.510~598~70重復(fù)周期（天）11162414分辨率(m)1~161~1003~1003~100影像幅寬(km)15~10015~20020~50025~490表1目前可使用的星載SAR數(shù)據(jù)星載SAR系統(tǒng)Sentinel-1A/1BICEYEX2、X4~X7KOMPSAT-5SAOCOM高分三號隸屬歐空局芬蘭韓國阿根廷中國運行時間2014/20162018201320182016軌道高度(km)700570550620755波段(cm)C(5.6)X(3.2)X(3.2)L(23.5)C(5.6)極化方式單/雙極化VV全極化全極化全極化側(cè)視角(o)18.3~4720~3520~4520~5010~60重復(fù)周期（天）122228163分辨率(m)3~201~30.85~2010~1000.9~700影像幅寬(km)20~4005~305~10020~35010~650續(xù)表1目前可使用的星載SAR數(shù)據(jù)4.1.2建筑物安全風險普查時，星載SAR數(shù)據(jù)應(yīng)滿足下列要求：1星載SAR影像的分辨率宜優(yōu)于3m。2星載SAR影像應(yīng)選取同一類數(shù)據(jù)，星載SAR影像的極化方式宜選擇HH或VV，入射角宜分布在20°~45°之間。3根據(jù)星載SAR數(shù)據(jù)的臨界空間基線選擇其空間基線閾值。當選擇X波段的數(shù)據(jù)時，空間基線閾值宜為1000m，當選擇C波段的數(shù)據(jù)時，空間基線閾值宜為1500m。4當預(yù)定順軌方向同一期的星載SAR數(shù)據(jù)為2景及以上時，宜選擇長條帶數(shù)據(jù)；單軌數(shù)據(jù)相鄰兩景影像重疊度應(yīng)超過15%影像長度，跨軌數(shù)據(jù)相鄰兩景影像間重疊度應(yīng)超過15%影像幅寬。5星載SAR數(shù)據(jù)量應(yīng)不少于35景，數(shù)據(jù)的采樣頻率宜為12~18景/年?！緱l文說明】PS點的數(shù)量與數(shù)據(jù)分辨率直接相關(guān)，為了保證在建筑物上能獲取足夠多的PS點，宜選用優(yōu)于3m分辨率的數(shù)據(jù)。針對極化條件，考慮到建筑目標在HH或VV極化情況下的信號較強，能夠提取較多的PS點，因此宜選用這兩種極化條件獲取數(shù)據(jù)。針對入射角條件，當入射角過小時，星載SAR圖像的地距分辨率較差；當入射角過大時，較易出現(xiàn)信號遮擋現(xiàn)象，因此入射角宜分布在20°~45°之間。根據(jù)InSAR理論，空間基線越小，星載SAR數(shù)據(jù)的相干性越強，能夠提取的PS點也越多。為了保證星載SAR數(shù)據(jù)之間的相干質(zhì)量，X波段數(shù)據(jù)的空間基線閾值宜選擇為1000m，C波段數(shù)據(jù)的空間基線閾值宜選擇為1500m?！稌r間序列InSAR地表變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理規(guī)范》CH/T6006-2018中，在預(yù)定順軌方向同一期的星載SAR數(shù)據(jù)2景及以上時，單軌數(shù)據(jù)相鄰兩景影像重疊度應(yīng)超過10%影像長度，跨軌數(shù)據(jù)相鄰兩景影像間重疊度應(yīng)超過10%影像幅寬；《地質(zhì)災(zāi)害InSAR監(jiān)測技術(shù)指南》（試行）T/CAGHP013-2018中，在預(yù)定順軌方向同一期的星載SAR數(shù)據(jù)2景及以上時，單軌數(shù)據(jù)相鄰兩景影像重疊度應(yīng)超過15%影像長度，跨軌數(shù)據(jù)相鄰兩景影像間重疊度應(yīng)超過15%影像幅寬；本條選擇了《地質(zhì)災(zāi)害InSAR監(jiān)測技術(shù)指南》（試行）T/CAGHP013-2018中的規(guī)定。建筑物變形監(jiān)測精度要求較高，同時考慮到建筑物很大概率存在非線性變形，所以本條規(guī)定了較高景數(shù)的數(shù)據(jù)量和采樣頻率。4.1.3DEM數(shù)據(jù)應(yīng)滿足下列要求：1DEM數(shù)據(jù)格網(wǎng)間隔與干涉圖分辨率相差不應(yīng)超過5倍，高程精度應(yīng)優(yōu)于15m，應(yīng)滿足大地基準和高程基準要求。2宜選擇分辨率優(yōu)于星載SAR影像分辨率的DEM數(shù)據(jù)；在不能獲取高分辨DEM的地區(qū)，可使用SRTMDEM等中低分辨率數(shù)據(jù)。3DEM數(shù)據(jù)在空間上應(yīng)保持一致，應(yīng)無跳變和空洞。當發(fā)生質(zhì)量問題且面積不超過20%時，宜用其他數(shù)據(jù)補充；當超過20%時，宜更換數(shù)據(jù)。4選用的DEM比例尺不應(yīng)低于InSAR監(jiān)測成果比例尺。4.2風險普查數(shù)據(jù)處理4.2.1數(shù)據(jù)處理應(yīng)按下列步驟進行：1星載SAR數(shù)據(jù)預(yù)處理。2差分干涉計算。3時間序列變形相位計算。4變形量計算。5年度沉降速率計算。6地理編碼。4.2.2星載SAR數(shù)據(jù)預(yù)處理應(yīng)符合下列規(guī)定：1宜選擇單一主影像。在滿足空間基線和時間基線要求的前提下，星載SAR主影像的選擇和像對組合應(yīng)按下列步驟進行：1）計算所有影像像對之間的時間和空間基線，生成其基線分布圖；2）選擇時間和空間基線居中的一景作為主影像。2所有星載SAR影像應(yīng)對主影像進行配準、裁剪，組合生成時間序列干涉圖集。具體步驟應(yīng)符合下列規(guī)定：1）應(yīng)將所有影像裁剪成范圍一致區(qū)域，其公共區(qū)域作為星載SAR處理范圍，選擇配準算法，設(shè)置配準參數(shù)，對每個像對進行配準計算；2）當主、輔影像配準時，方位向和距離向誤差均宜小于0.1個像元，且用于計算配準的同名點應(yīng)在整景影像上均勻分布；3）所有配準影像裁剪后的公共區(qū)域應(yīng)大于或等于設(shè)計的監(jiān)測工作范圍，如有缺失應(yīng)及時補充數(shù)據(jù)。3應(yīng)將DEM與選好的主影像進行配準，其范圍應(yīng)裁剪成與主影像范圍一致，具體步驟應(yīng)符合下列規(guī)定：1）應(yīng)對DEM數(shù)據(jù)采樣成與主影像一致的分辨率；2）當DEM與主影像配準時，配準精度應(yīng)優(yōu)于0.5個像元；3）應(yīng)根據(jù)配準關(guān)系，計算生成DEM坐標系到星載SAR影像坐標系的轉(zhuǎn)換查找表；4）應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)換查找表，運用擬合算法將DEM轉(zhuǎn)換到星載SAR影像坐標系，生成影像坐標系下的DEM。4干涉圖生成的具體步驟應(yīng)符合下列規(guī)定：1）在頻率域，應(yīng)對已配準主、輔影像的公共頻帶進行前置濾波，生成濾波后的主、輔影像；2）應(yīng)對濾波后主、輔影像的像元對進行復(fù)共軛相乘，生成干涉相位值，逐像元計算生成干涉圖?！緱l文說明】在《地質(zhì)災(zāi)害InSAR監(jiān)測技術(shù)指南》（試行）T/CAGHP013-2018中，當主、輔影像配準時，方位向和距離向誤差均小于0.25個像元；在《地面沉降調(diào)查與監(jiān)測規(guī)范》DZ/T0283-2015中，當主、輔影像配準時，要求方位向誤差不低于0.125個像元，距離向誤差不低于0.2個像元。主輔圖像的配準誤差會影響干涉相位的精度，為了保證干涉相位的質(zhì)量，本條規(guī)定配準誤差宜控制在0.1個像元。4.2.3差分干涉計算應(yīng)按下列步驟進行：1應(yīng)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。2應(yīng)檢查每景差分干涉圖，計算空間基線殘余相位并去除，進行空間基線修正。4.2.4時間序列變形相位應(yīng)按下列計算步驟進行：1相鄰PS點參數(shù)估計。2線性變形相位和殘余高程相位計算。3三維空時相位解纏4非線性變形相位和大氣相位計算。5時間序列變形相位計算。【條文說明】對干涉圖的差分干涉相位應(yīng)進行時間和空間域的線性相位和非線性變形相位計算，去除大氣、噪聲等殘余相位，得到每個點目標的時間序列變形相位。相鄰PS點參數(shù)估計時，將PS點目標相連構(gòu)成不規(guī)則網(wǎng)絡(luò)，依據(jù)點間連接關(guān)系求解相鄰點差分相位差。依據(jù)空間基線、時間基線關(guān)系，建立PS點目標的二維周期圖，以此為目標函數(shù)使模型相關(guān)系數(shù)最大化，估算相鄰點間的線性變化速率和DEM誤差值。差分干涉相位去除線性變形相位和殘余高程相位后，得到殘余相位。采用三維空時相位解纏算法，對殘余相位進行相位解纏。以每幅圖像計算的解纏相位為輸入，進行空間域均值濾波，計算得到主影像大氣相位，對去除主影像大氣相位的殘余相位進行空間域低通濾波和時間域高通濾波，得到輔影像大氣相位，并進一歩分解出非線性變形相位。將4.2.4中第2款和第4款得到的線性變形相位和非線性變形相位求和，結(jié)合時間基線參數(shù)，得到每個PS點目標的時間序列變形相位。4.2.5變形量計算應(yīng)按下列步驟進行：1依據(jù)雷達波長參數(shù)，把時間序列變形相位換算為視線向（LOS）變形量：(4.2.5-1)式中：——時間序列變形相位；Δr——為LOS形變量；——為雷達波波長。2依據(jù)雷達入射角，將LOS變形量轉(zhuǎn)換為垂直向變形量：(4.2.5-2)式中：d——為垂直向變形量；θ——為雷達波入射角。4.2.6年度沉降速率計算應(yīng)按下列步驟進行：1應(yīng)根據(jù)同期地面高精度控制點數(shù)據(jù)，在臨近點上計算PS點沉降量與實際沉降量之間差值的平均值，即整體偏差值。2根據(jù)整體偏差值修正PS點沉降量。3集合修正后的PS點沉降量，生成PS點沉降序列，逐點計算PS點沉降序列的年度沉降速率。【條文說明】本條規(guī)定了年度沉降速率的計算步驟。地面高精度控制點數(shù)據(jù)宜利用GPS測量、全站儀測量、水準測量等方法獲取。因為參考點不統(tǒng)一InSAR獲得的變形量與實際變形量存在整體偏差，所以應(yīng)進行PS點沉降量修正，以地面高精度控制點數(shù)據(jù)作為實際變形量。4.2.7在進行地理編碼時，應(yīng)利用DEM坐標系到星載SAR影像坐標系所建立的坐標系轉(zhuǎn)換查找表，完成每個PS點的星載SAR影像坐標到大地坐標的變換，獲取每個PS點的空間三維坐標（經(jīng)度、緯度、高度）。4.3建筑物風險評價4.3.1建筑物風險評價應(yīng)按下列步驟進行：1識別建筑物上對應(yīng)的PS點。2區(qū)分建筑物所對應(yīng)的地面PS點和上部結(jié)構(gòu)PS點。3PS點聚類分析。4計算建筑物變形特征參數(shù)。5建筑物風險分級。4.3.2建筑物風險評價所用變形監(jiān)測參數(shù)宜符合表4.3.2的規(guī)定。4.3.3建筑矢量框宜進行輪廓外延，當選用分辨率為3m的數(shù)據(jù)時，輪廓外延值可設(shè)置為3m；根據(jù)外延建筑矢量框和PS點空間三維位置坐標，識別每棟建筑物矢量框中建筑物上所對應(yīng)的PS點。【條文說明】當星載SAR數(shù)據(jù)的分辨率為3m時，PS點的定位精度也為3m。因此，需要將建筑矢量框進行輪廓外延，確保每建筑物所對應(yīng)的PS點都能落于該棟建筑物的矢量框中。表4.3.2建筑物變形監(jiān)測參數(shù)部位監(jiān)測參數(shù)建筑物地面墻角三年累計沉降最大值d3y近一年沉降速率最大值V1y三年累計傾斜最大值T3y近一年傾斜速率最大值TV1y建筑物結(jié)構(gòu)4.3.4估計測量區(qū)域的地面高程信息，應(yīng)符合下列規(guī)定：1基于目標區(qū)域內(nèi)所有的PS點信息，可首先將目標區(qū)域劃分為網(wǎng)格，在每個網(wǎng)格中通過對PS點高程進行統(tǒng)計，估計當?shù)氐牡孛娓叱绦畔ⅰ?地面高程估計的網(wǎng)格可依據(jù)當?shù)氐匦卧O(shè)定，當選用3m分辨率的數(shù)據(jù)時，對于平原地區(qū)，可設(shè)定為300m×300m的網(wǎng)格；對于地形起伏地區(qū)，可設(shè)定為100m×100m的網(wǎng)格?！緱l文說明】在地面高程估計的過程中，假定每個網(wǎng)格內(nèi)的地面高程是一致的。同時，如果網(wǎng)格內(nèi)PS點的數(shù)量越多，地面高程估計越精確。因此，對于平原地區(qū)，宜選擇較大的網(wǎng)格，對于地形起伏地區(qū)，網(wǎng)格可適當縮小。4.3.5區(qū)分每棟建筑所對應(yīng)的建筑物地面墻角PS點和建筑物結(jié)構(gòu)PS點，應(yīng)符合下列規(guī)定：1高于地面高程值ΔH的PS點可被劃分為建筑物結(jié)構(gòu)PS點。2與地面高程值之差分布在[-ΔH，ΔH]之間的PS點可被劃分為建筑物地面墻角PS點。3當選用分辨率為3m的X波段數(shù)據(jù)時，ΔH可設(shè)置為3m~5m。【條文說明】對于3m分辨率的X波段數(shù)據(jù)，PS點的高程定位精度也為3m。因此可將ΔH設(shè)置為3~5m，區(qū)分地面上的PS點和上部結(jié)構(gòu)的PS點。4.3.6當PS點聚類分析采用層次聚類法時，應(yīng)符合下列規(guī)定：1當兩個PS點的空間位置相近且變形演化相似時，則它們就屬于同類PS點集合。2某個PS點在空間上距離一個較大同類PS點集合較近，但其變形演化歷史與該同類PS點集合偏差較大，則該PS點為奇異PS點，需要剔除。3每個同類PS點集合最后被聚合為一個聚類點?！緱l文說明】針對每一棟建筑物，可采用層次聚類的方法進行PS點聚類分析，從而獲取同類PS點集合。如圖1所示，當兩個點的空間位置相近且變形演化相似時，它們就屬于同類PS點集合。根據(jù)層次聚類法對PS點聚類后，如果某個PS點在空間上距離一個較大同類PS點集合較近，但它的變形演化值與該同類PS點集合偏差較大，該PS點就可定義為奇異PS點，將被剔除。同時，每個同類PS點集合將會被聚合為一個聚類點，后續(xù)的建筑物穩(wěn)定性分析將基于聚類點。PS點集合中可以包括一個PS點或者多個PS點。如果兩個PS點的空間距離和變形演化值都小于對應(yīng)的閾值，那么這兩個PS點的變形演化偏差值可根據(jù)式（1）進行計算：（1）式中：de——變形演化偏差值；M——時間節(jié)點的數(shù)量；Xi，Yi——分別為兩個PS點第i時間節(jié)點的變形值。根據(jù)隨機信號理論，如果兩個PS點相似，那么可假設(shè)Xi—Yi服從正態(tài)分布，即Xi—Yi~N(0,σ2)，則存在Mde/σ2~χ2(M)。一般地，σ2與兩個PS點的噪聲水平相關(guān)，可提前估計。所以，變形偏差閾值最終可用χ2檢驗理論來計算。圖1PS點聚類基本原理4.3.7根據(jù)PS點聚類分析獲取建筑物地面墻角聚類點和建筑物結(jié)構(gòu)聚類點，從而計算建筑物的變形監(jiān)測參數(shù)，計算方法應(yīng)按表4.3.7進行。表4.3.7建筑物變形參數(shù)計算方法參數(shù)計算方法d3y選取三年累計沉降最大的聚類點，計算其三年累計沉降值。V1y選取三年累計沉降最大的聚類點，計算其近一年的沉降速率值。T3y計算聚類點對的三年累計傾斜值TAB，選取其最大值。當選用分辨率為3m的X波段數(shù)據(jù)時，聚類點水平距離宜不小于10m。TV1y根據(jù)確定T3y的聚類點對，計算其近一年的傾斜速率。注：建筑物地面墻角和建筑物結(jié)構(gòu)應(yīng)分別計算變形參數(shù)?！緱l文說明】參數(shù)T3y的計算公式如式(2)所示：(2)式中：dA、dB——聚類點A和B的三年累計沉降，LAB——聚類點A和B的水平距離。為了更準確地計算建筑物近一年的沉降速率和傾斜速率，可將目標變形曲線（沉降曲線或傾斜曲線）以分段線性信號和周期型信號建模，其數(shù)學表達式如式(3)所示，考慮到在tN1時刻，兩段曲線的連續(xù)性，建立約束條件如式(4)所示：(3)(4)式中：di——第ti時刻InSAR測得的變形量，其中i=N0,N0+1,…,N1,…,N2；tN0~tN1——為前三年~前一年時間段；tN1~tN2——為近一年時間段；vj和bj——分別為第j分段區(qū)間內(nèi)的變形速率和恒定變形量；A和φ——分別為周期性信號的參數(shù)；εi——第ti時刻的隨機噪聲；Nj——第j個斷點時刻。在數(shù)據(jù)處理過程中，vj、bj、A、φ及斷點時刻N1、N2可采用最小二乘法進行數(shù)據(jù)估計處理。最終，式（3）中的算得的v2為近一年的變形速率。4.3.8根據(jù)本規(guī)程第3.0.4條確定建筑物風險等級，應(yīng)取建筑物變形參數(shù)所對應(yīng)的最高等級作為建筑物風險等級。【條文說明】建筑物變形參數(shù)包括建筑物地面墻角和建筑物結(jié)構(gòu)的d3y、V1y、T3y、TV1y。

5建筑物變形精細化監(jiān)測5.1角反射器布設(shè)與測量5.1.1當采用CR-InSAR精細化監(jiān)測建筑物變形時，CR選點應(yīng)符合下列規(guī)定：1CR基準點應(yīng)固定在穩(wěn)定且易長期保護的區(qū)域，基座和拉線亦應(yīng)保持長期穩(wěn)定。2CR監(jiān)測點應(yīng)選擇具有代表性的區(qū)域，且固定在建筑物表面。3拉線應(yīng)保證CR的指向和方位長期不變，且拉線和基座應(yīng)位于同一變形體上。4CR點位應(yīng)遠離大功率無線電發(fā)射源和高壓輸電線，距離分別不小于200m和100m，對于容易產(chǎn)生多路徑散射的物體，應(yīng)遠于100m。5CR點位附近不應(yīng)有強烈干擾接收衛(wèi)星信號的物體。6CR應(yīng)安置在背景反射特性較弱的地方。5.1.2CR設(shè)計時應(yīng)計算雷達后向散射橫截面來確定雷達信號反射強度，從而確定CR的幾何結(jié)構(gòu)和參數(shù)尺寸，雷達后向散射橫截面計算方法、CR幾何結(jié)構(gòu)和參數(shù)尺寸確定方法應(yīng)按現(xiàn)行行業(yè)標準《地面沉降調(diào)查與監(jiān)測規(guī)范》DZ/T0283和現(xiàn)行團體標準《地質(zhì)災(zāi)害InSAR監(jiān)測技術(shù)指南》（試行）T/CAGHP013-2018執(zhí)行?！緱l文說明】CR測量原理要求雷達發(fā)射的入射信號經(jīng)過角反射器的反射面時能夠沿原路徑的反方向被反射回去，在星載SAR影像上形成高強度的亮斑。雷達后向散射橫截面是衡量一個物體將信號反射到雷達信號接收裝置能力大小的一個物理量，雷達后向散射橫截面越大，表示該方向上的反射信號強度越大，越容易將CR與其他背景地物區(qū)別開。CR幾何結(jié)構(gòu)常用的有兩種類型，即二面CR和三面CR，宜選擇三面CR，其中三面CR以單面形狀為等腰直角三角形和正方形兩種。5.1.3CR制作與安裝應(yīng)符合下列規(guī)定：1CR的反射面板宜采用表面光滑、導電性好的網(wǎng)狀或薄板材料構(gòu)成，材料宜選擇鋁板和鍍鋅鐵皮雙層結(jié)構(gòu)，鋁板厚度3mm，外加1mm厚鍍鋅鐵皮，邊側(cè)加三角角鋼加固。2CR的反射面板之間應(yīng)保持相互垂直關(guān)系，角度加工公差不應(yīng)超過±1o。3CR棱邊宜設(shè)置三個活動關(guān)節(jié)，通過伸縮桿來調(diào)節(jié)CR的仰角。4CR頂?shù)滋幰嗽O(shè)置一漏水孔，使CR不至于積水影響其反射路線。5CR底邊方位角和截面仰角方向確定方法應(yīng)按現(xiàn)行行業(yè)標準《地面沉降調(diào)查與監(jiān)測規(guī)范》DZ/T0283和現(xiàn)行團體標準《地質(zhì)災(zāi)害InSAR監(jiān)測技術(shù)指南》（試行）T/CAGHP013執(zhí)行。6CR方位角與雷達航線方向的夾角應(yīng)小于±5o。7CR定位點偏離設(shè)計位置的三維坐標偏差應(yīng)小于10mm，否則應(yīng)記錄實際偏離值。8CR底面應(yīng)采用水平儀或傾角儀調(diào)水平，誤差應(yīng)小于±3o，當不滿足時，應(yīng)對布設(shè)區(qū)域進行平整處理。9CR反射面應(yīng)清潔，無塵土、雨水、冰雪等。5.1.4CR布設(shè)測量應(yīng)符合下列規(guī)定：1CR布設(shè)完成后，應(yīng)測量底面水平程度，水平向測量儀器的標稱精度不應(yīng)低于1o。2CR布設(shè)完成后，應(yīng)測量CR的方位角，方位測量儀器的標稱精度不應(yīng)低于1o。5.2精細化監(jiān)測數(shù)據(jù)選擇5.2.1當采用CR-InSAR精細化監(jiān)測建筑物變形時，相關(guān)數(shù)據(jù)應(yīng)包括下列內(nèi)容：1星載SAR影像。2DEM數(shù)據(jù)。5.2.2根據(jù)星載SAR數(shù)據(jù)的臨界空間基線和時間基線選擇其基線閾值。當星載SAR影像的分辨率采用3m時，對于X波段，空間基線閾值宜為2000m；對于C波段，空間基線閾值宜為3000m。時間基線可設(shè)置為365天。【條文說明】角反射器處信號較強，在更大的基線情況下，仍然能保持較好的相干性，因此可設(shè)置較大的空間基線閾值。5.2.3星載SAR數(shù)據(jù)量不應(yīng)少于2期，數(shù)據(jù)的采樣頻率宜為12~18景/年。數(shù)據(jù)選擇的其他要求應(yīng)符合本規(guī)程第4.2.2條和第4.2.3條的規(guī)定。5.3精細化監(jiān)測數(shù)據(jù)處理5.3.1精細化監(jiān)測數(shù)據(jù)處理應(yīng)按下列步驟進行：1在星載SAR影像中搜索角反射器的空間位置；2獲取角反射器處的相位信息；3計算影像對的干涉相位，并對由地形因素引入的相位進行補償；4建立相位模型；5變形相位計算。5.3.2根據(jù)星載SAR軌道數(shù)據(jù)和實地測量的角反射器空間三維坐標，在星載SAR影像中搜索角反射器的空間位置，應(yīng)符合下列規(guī)定：1根據(jù)零多普勒條件，角反射器對應(yīng)的方位時刻ta宜按下式進行疊代計算：(5.3.2-1)式中：S(ta)——衛(wèi)星在ta時刻的三維位置坐標；T——角反射器的三維位置坐標；V(ta)——衛(wèi)星在ta時刻的速度。2以角反射器對應(yīng)的粗略影像坐標[l,p]為窗口中心，搜索窗口內(nèi)星載SAR數(shù)據(jù)中幅度最強信號的位置，則星載SAR影像中角反射器的準確坐標宜按下列公式進行計算：(5.3.2-2)(5.3.2-3)(5.3.2-4)式中：l——星載SAR影像的方位坐標；p——星載SAR影像的距離坐標；ta1——星載SAR影像的方位起始時刻；tr1——星載SAR影像的距離起始時刻；PRF——星載SAR影像的方位向采樣頻率；RSR——星載SAR影像的距離向采樣頻率；tr——角反射器目標對應(yīng)的距離向時間；c——光速。5.3.3對角反射器數(shù)據(jù)進行升采樣，升采樣倍數(shù)宜為10倍，獲取角反射器處的相位信息?！緱l文說明】10倍的升采樣是為了獲取角反射器的精確位置（0.1像元級別），進而準確提取角反射器的相位信息。5.3.4計算影像對的干涉相位，并對由地形因素引入的相位進行補償，應(yīng)符合下列規(guī)定：1根據(jù)多幅星載SAR影像中角反射器的相位信息，影像對的干涉相位宜按下式進行計算：(5.3.4-1)式中：φInt——角反射器影像對的干涉相位；φM——角反射器在主圖像的相位；φS——角反射器在輔圖像的相位。2根據(jù)衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)和外部DEM粗略處理估計，地形因素引入的相位宜按下式進行計算：(5.3.4-2)式中：φDEM——為地形因素引入的相位；——為雷達波波長；——為主副圖像的垂直基線；——為衛(wèi)星到目標的斜距；——為雷達波入射角；h——為由DEM數(shù)據(jù)獲取的高程值。3在干涉相位中，補償后的影像對干涉相位宜按下式進行計算：(5.3.4-3)式中：φInt,r——為補償后的影像對干涉相位。5.3.5目標角反射器處時間序列變形相位宜按下式進行計算：(5.3.5-1)式中：——為時間序列變形相位；φDEM,r——為殘余的地形相位；φatmo——為大氣殘余相位；φtrack——為軌道誤差相位；φnoise——為噪聲誤差相位。5.3.6目標角反射器時間序列變形相位應(yīng)進行相位解纏，獲取解纏后的變形相位。5.3.7目標角反射器處變形量應(yīng)按本規(guī)程第4.2.5條進行計算。

6成果編制與提交6.1成果編制6.1.1星載InSAR建筑物變形監(jiān)測成果宜包括下列內(nèi)容：1數(shù)據(jù)類成果，包括星載InSAR變形監(jiān)測數(shù)據(jù)和建筑物變形風險普查數(shù)據(jù)，InSAR變形監(jiān)測數(shù)據(jù)包括PS點的地理位置、平均變形速率、變形演化歷史；建筑物變形風險普查數(shù)據(jù)包括關(guān)鍵點變形信息、建筑物高度信息、建筑物沉降信息、建筑物傾斜信息和建筑物變形風險等級。2圖件類成果，包括星載InSAR變形監(jiān)測圖件成果和建筑物變形監(jiān)測圖件成果，星載I