一种地基雷达特征点设定方法及应用

技术领域

本发明涉及地质灾害监测技术领域，具体涉及一种地基雷达特征点设定方法及应用。

背景技术

目前，在地质灾害监测过程中，主要采用的监测设备为全站仪、GNSS接收机和拉线位移计等。随着地质灾害监测技术的发展，地基合成孔径雷达也在地质灾害监测过程中得到广泛的应用，特别是监测范围大的圆弧式地基合成孔径雷达。然而，考虑到圆弧式地基合成孔径雷达在监测过程中需要高频次的对监测对象进行扫描，且扫描点范围远远大于常规的固定点状离散监测的范围，这样就会导致数据量激增，数据处理时间也大大增加，因此导致预报警时间滞后，且需占用大量的计算资源。

综上所述，急需一种地基雷达特征点设定方法及应用，通过以特征点代表滑坡面，大大降低数据的处理量，优化雷达的预报警速度。

发明内容

本发明目的在于提供一种地基雷达特征点设定方法及应用，具体技术方案如下：

在第一方面，本发明提供了一种地基雷达特征点设定方法，其包括：

步骤S1、采用地基雷达对目标区域进行扇面扫描，获得极坐标(r，θ)；其中，r为目标区域中的目标点与地基雷达间的距离，θ为目标区域中的目标点与地基雷达间的连线与0°的水平夹角；

步骤S2、将极坐标(r，θ)放入以角度方向θ和距离方向r分辨率的网格中；其中，将角度方向分为M份，将距离方向分为N份，即生成M×N个单元格；

步骤S3、通过地基雷达监测各个单元格的形变量，当某一单元格(n，m)的形变量大于等于预设预警值L时，将其设定为警戒单元格，警戒单元格触发筛查条件，获得形变速率均值为最大值的单元格，将其设定为特征点。

可选的，在步骤S3中，所述筛查条件如下：

首先，确定筛查范围并得到筛查范围内各单元格的形变速率，具体的，采用地基雷达监测筛查范围警戒单元格周围半径R内的单元格，所述筛查范围为警戒单元格周围半径R内的单元格，其中，R取值为30-100个单元格；采用式(1)换算得到筛查范围内各单元格的形变速率：

在式(1)中，

其次，采用式(1)求得筛查范围内各单元格的T次形变速率，并计算出T次形变速率的均值；其中，T取值为10-20次；

最后，比较筛查范围内各单元格T次形变速率的均值，得到均值为最大值的单元格，将其设定为特征点。

可选的，在设定特征点之前，还需要对均值为最大值的单元格按照所述筛查条件重复筛选，直至均值为最大值的单元格不再变化，再设定其为特征点。

可选的，在目标区域内，所述特征点的数量为多个。

可选的，在地基雷达的后续监测中，当某一特征点(nˊ，mˊ)所在的筛查范围内出现新的警戒单元格时，将特征点(nˊ，mˊ)定义为前序特征点，按照所述筛查条件重新筛查获得新的特征点。

可选的，在步骤S2中，将角度方向分为M份是指将地基雷达扫描的起始角度至扫描的结束角度间的累积角度分成M份。

可选的，将距离方向分为N份是指将距离方向按照成像分辨率分成N份。

可选的，所述地基雷达为圆弧式地基合成孔径雷达。

在第二方面，本发明提供了一种地基雷达特征点的应用，其采用所述的地基雷达特征点设定方法设定的特征点，将特征点筛查范围内的点进行归集，统一划分为一个滑坡面，应用地基雷达通过特征点对其滑坡面进行常态化跟踪监测。

可选的，新的特征点对应的滑坡面范围包括前序特征点监测的滑坡面范围和新的特征点增加的筛查范围。

应用本发明的技术方案，至少具有以下有益效果：

(1)本发明提供的地基雷达特征点设定方法，通过在目标区域内设定特征点，能够大大减少跟踪处理的数据量，大大降低数据的处理量，优化雷达的预报警速度，提高灾情的分析速率。

(2)本发明提供的地基雷达监测特征点的应用，能够在地质灾害监测过程中，提高预报警速度，快速响应滑坡风险。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例中的扇面扫描极坐标图。

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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

一种地基雷达特征点设定方法，包括：

参见图1，步骤S1、采用地基雷达对目标区域(具体为山坡/露天开采面等存在地质灾害风险的区域)进行扇面扫描，获得极坐标(r，θ)；其中，r为目标区域中的目标点(具体为雷达波束反射点)与地基雷达间的距离，θ为目标区域中的目标点与地基雷达间的连线与0°的水平夹角；

步骤S2、将极坐标(r，θ)放入以角度方向θ和距离方向r分辨率的网格中；其中，将角度方向分为M份，将距离方向分为N份，即生成M×N个单元格，每个单元格(也称为监测单元)通过雷达波束反射的相位差获得对应位置的形变量；

步骤S3、通过地基雷达监测各个单元格的形变量，当某一单元格(n，m)的形变量大于等于预设预警值L时，将其设定为警戒单元格，警戒单元格触发筛查条件，获得形变速率均值为最大值的单元格，将其设定为特征点。

在步骤S3中，所述筛查条件如下：

首先，确定筛查范围并得到筛查范围内各单元格的形变速率，具体的，采用地基雷达监测筛查范围警戒单元格周围半径R内的单元格，所述筛查范围为警戒单元格周围半径R内的单元格，其中，R取值为30个单元格；采用式(1)换算得到筛查范围内各单元格的形变速率：

在式(1)中，

其次，采用式(1)求得筛查范围内各单元格的T次形变速率，并计算出T次形变速率的均值；其中，T取值为20次；

最后，比较筛查范围内各单元格T次形变速率的均值，得到均值为最大值的单元格，将其设定为特征点。

在设定特征点之前，还需要对均值为最大值的单元格按照所述筛查条件重复筛选，直至均值为最大值的单元格不再变化，再设定其为特征点。

在目标区域内，所述特征点的数量为多个。

在地基雷达的后续监测中，当某一特征点(nˊ，mˊ)所在的筛查范围内出现新的警戒单元格时，将特征点(nˊ，mˊ)定义为前序特征点，按照所述筛查条件重新筛查获得新的特征点。

在步骤S2中，将角度方向分为M份是指将地基雷达扫描的起始角度至扫描的结束角度间的累积角度分成M份，每一份的尺寸为Δθ。

将距离方向分为N份是指将距离方向按照成像分辨率分成N份，每一份的尺寸为Δr。

所述地基雷达为圆弧式地基合成孔径雷达。

一种地基雷达特征点的应用，采用所述地基雷达特征点设定方法设定的特征点，将特征点筛查范围内的点进行归集，统一划分为一个滑坡面，应用地基雷达通过特征点对其滑坡面进行常态化跟踪监测。

新的特征点对应的滑坡面范围包括前序特征点监测的滑坡面范围和新的特征点增加的筛查范围。

本实施例通过在目标区域内设定特征点，通过以特征点代表一个滑坡面，大大降低数据的处理量，优化雷达的预报警速度。在应用地基雷达特征点方面，能够在地质灾害监测过程中，提高预报警速度，快速响应滑坡风险，也便于灾情的快速分析。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。