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 準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《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(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)督管理局對標準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準化技術(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（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)公路路基設計與施工技術(shù)規(guī)范JTG/T3334公路滑坡防治設計規(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配準后的主輔影像中對應像元值進行復共軛相乘得到的圖像。相干目標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)定性評價標準來確定。1表1公路邊坡風險等級劃分表評價要素風險等級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)測任務前需要收集的資料包括：——邊坡地質(zhì)狀況、影像資料；——邊坡設計、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，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，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當測區(qū)范圍較大、地形起伏較大、大氣環(huán)境復雜時，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)星的重復周期而定，選擇重復周期最接近上述要求的SAR數(shù)據(jù)；注3：雨季應適當提高監(jiān)測頻率。全站儀等手段輔助監(jiān)測。9監(jiān)測預警構(gòu)）9.2.1InSAR4。表4公路邊坡InSAR監(jiān)測預警值技術(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)場情況共同預警；注3：巖質(zhì)邊坡的預警值可適當增大。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