[发明专利]多源观测技术组合的特大型构筑物变形监测方法

说明书

本发明提供一种多源观测技术组合的特大型构筑物变形监测方法，根据不同观测技术在时间/空间分辨率的特征与差异，应用先验数据与变形预测模型，结合M估计理论，建立构筑物多源监测变形结果的一致性评价方法。该发明适用于特大型桥梁、堤坝/水坝、隧道等构筑物的变形监测，能够有效解决其监测结果不一致与监测结果融合问题，提高监测效率与精度，避免构筑物因变形监测技术的多样性、监测数据的多源性、导致变形监测结果不一致、无法对构筑物的实际变形特征做出客观评价的问题。

技术领域

本发明属于安全工程、测绘、计算数学等行业涉及的特大型构筑物变形监测理论与方法，具体涉及一种多源观测技术组合的特大型构筑物变形监测方法。

背景技术

众所周知，构筑物的变形监测是保障构筑物施工、运行的重要安全保障措施。近年，随着信息化对地观测技术的不断发展与完善，特别是我国空基对地观测的北斗卫星导航定位系统、高分辨率对地观测卫星系统的建成，空间信息数据获取有了可靠保障，构筑物变形监测的手段和方法呈现多样化的趋势。目前，构筑物变形监测的现状是采用单一化的监测技术贯穿监测全过程，无法克服监测效率低、监测成本高的缺陷，特别是当构筑物施工环境恶劣、结构异形时，应用单一监测技术甚至无法开展有效安全监测工作，其根节在于缺乏多样化观测技术获取的多源观测数据融合方法。同时，当前构筑物变形监测的现状仅为满足监测的需要，无法实现体系化的监测-预测-评估-预警构筑物全运行周期管理。

发明内容

本发明的目的是：提供一种多源观测技术组合的特大型构筑物变形监测方法，建立应用多种观测技术的多源观测数据融合一致性评价与组合监测方法，实现构筑物施工-运行全周期变形监测-预测-评估-预警的体系化管控模式，能够有效克服单一化监测手段的不足，解决目前构筑物变形监测面临的瓶颈问题。

本发明的技术解决方案是：应用基于全球卫星导航定位(global navigationsatellite system, GNSS)/水准测量/合成孔径雷达干涉测量(interferometricsynthetic aperture radar, InSAR)得到的变形监测结果，采用基于M_split估计的数理统计理论，针对无监测基准与有参考监测基准的两种情况，根据Helmert变换矩阵，建立不同观测技术得到的不同监测结果一致性检测结果，基本步骤包括：检测-识别-调整；依据一致性检测结果，应用方差分量估计(variance component estimation, VCE)与变形时间序列预测模型，根据不同监测技术在时间/空间分辨率的差异，实现构筑物变形的无人监测。

其中，该监测方法的实现步骤如下：

Step1.应用不同对地观测技术分别对构筑物进行变形监测，应用变量中含有误差(errors-in-variables, EIV)的模型参数估计理论，对监测数据进行处理，并以经过偏差改正的中误差作为数据处理的精度指标；

Step2.多源变形监测结果的一致性检测，包括无基准的自由监测网一致性检测，有参考基准的监测网不进行此项检测；

Step3.应用Helmert矩阵与S-转换模型，根据高斯分布概率密度函数，建立M估计的参数估计模型，进行包括无基准与有参考基准的监测网稳定点识别；

Step4.根据识别结果，剔除监测网基准点中的不稳定点，调整监测网的基准点；重复step2-step4，直至变形监测结果一致性检测通过；

Step5.应用VCE理论，实现构筑物多源监测同期变形数据融合；

Step6.多源不同期监测数据融合，包括构筑物变形的组合监测与预测；在实现多源观测数据组合监测的基础上，构建构筑物变形预测的时间序列模型，并应用具有固定往返周期的SAR卫星数据对预测模型修正、检核、以及构筑物的安全预警，实现构筑物变形的无人监控。