本發明涉及形變監測，具體涉及一種基于微波測振的邊坡變形測試方法。

背景技術：

1、橋梁邊坡形變指橋梁周邊邊坡的形狀、位置發生改變。受地質條件、水流沖刷、地震及人類工程活動等影響，邊坡土體或巖體位移、沉降、開裂。輕微形變影響橋梁耐久性，嚴重時致邊坡失穩、橋梁結構受損，威脅交通安全，需及時監測預警，采取加固防護措施。

2、申請號為202410954578.4的發明專利中公開了一種邊坡變形監測方法，應用于邊坡變形監測系統，所述邊坡變形監測系統包括：數據獲取模塊、數據處理模塊以及建模監測模塊；所述方法包括：所述數據獲取模塊獲取邊坡表面不同方位的圖像數據以及邊坡內部的傳感器數據，并將所述圖像數據以及所述傳感器數據發送至所述數據處理模塊，所述傳感器數據包括：多點位移計數據以及滲壓計數據；所述數據處理模塊根據所述圖像數據以及所述傳感器數據，通過數據融合處理得到融合數據，并將所述融合數據發送至所述建模監測模塊；其中，所述融合數據用于表征所述邊坡的內外部的數據關聯關系；所述建模監測模塊根據所述融合數據、邊坡的地質信息、傳感器埋設信息以及預先構建的邊坡數值模型，監測所述邊坡數值模型，確定所述邊坡的變形信息；所述邊坡變形監測系統還包括：預警模塊以及信息反饋模塊；監測所述邊坡數值模型，確定所述邊坡的變形信息之后，還包括：所述建模監測模塊將所述邊坡的變形信息發送至所述預警模塊，所述預警模塊根據所述邊坡的變形信息以及預設的預警閾值，確定是否輸出預警信息。

3、該申請在于解決：“傳統的邊坡監測技術主要包括地質雷達探測、地表位移監測、地下水位監測、鉆孔傾斜儀測量等測量方式，雖然能夠在一定程度上反映邊坡的內部應力變化和變形情況，但在實施過程中存在一些局限性。例如：在依賴于物理傳感器的直接監測手段中，物理傳感器在長期運行過程中易受到溫度、濕度和風化等自然環境因素的影響，導致數據精度波動較大。且邊坡內部監測點的布置受限于地質條件和工程需求，無法覆蓋整個邊坡，可能存在監測盲區”的問題。

4、然而，針對于橋梁公路場景中，目前其邊坡形變監測工作并未針對性全面的采用微波測振技術來實現邊坡形變的測試及監測，為彌補這一技術空白，我們提出了一種基于微波測振的邊坡變形測試方法。

技術實現思路

1、針對現有技術所存在的上述缺點，本發明提供了一種基于微波測振的邊坡變形測試方法，解決了上述背景技術中提出的技術問題。

2、為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：

3、一種基于微波測振的邊坡變形測試方法，包括：

4、上傳邊坡結構參數，基于邊坡結構參數構建邊坡三維模型，在邊坡三維模型上捕捉對稱的微波測振點；設計微波測振周期，獲取在邊坡三維模型上捕捉到的微波測振點，基于微波測振周期在應用微波測振設備向邊坡發射微波信號，實時接收邊坡反射信號，同步將邊坡反射信號轉換為電信號；對電信號進行來源時間戳及來源微波測振點的標記，并持續記錄電信號，分析對稱微波測振點所屬電信號在相同時間戳下的對稱性，根據對稱性分析結果評估邊坡形變指數；設定邊坡形變風險判定區間，獲取邊坡形變指數評估結果，應用評估結果與設定的邊坡形變風險判定區間進行比對，判定評估結果是否處于邊坡形變風險判定區間內；判定結果為否，結束；判定結果為是，對邊坡形變風險來源進行嗅探。

5、更進一步地，所述邊坡三維模型在構建后，同步選擇并測定現實邊坡表面任意一點的坐標，進一步將坐標映射到邊坡三維模型中的對應點位置，替換對應點在邊坡三維模型構建空間中的坐標，再以邊坡三維模型對應點于邊坡三維模型構建空間中的原坐標與替換坐標求取坐標縮放比例，進一步基于坐標縮放比例迭代邊坡三維模型中的所有點位于邊坡三維模型構建空間中的原坐標，使邊坡三維模型上的任意點位坐標與邊坡上對應點的現實坐標皆一致；

6、其中，被選擇及測定的現實邊坡表面坐標由用戶端自定義，用戶端在現實邊坡表面選擇坐標時，優先選擇現實邊坡俯視平面視角下邊坡所在區域中心點位執行坐標測定操作。

7、更進一步地，在邊坡三維模型上捕捉對稱的微波測振點時服從：

8、以邊坡承托的橋梁路面中線作為分割位置，對邊坡三維模型進行對稱分割，得到兩個子邊坡三維模型，以邊坡子三維模型中任意一個邊坡子三維模型作為微波測振點捕捉對象，執行捕捉操作；

9、將邊坡子三維模型上分割面以外的所有棱角角點作為微波測振點；

10、在邊坡子三維模型頂面部署微波測振點定位網格，將微波測振點定位網格上所有邊坡子三維模型頂面范圍內網格點作為微波測振點；

11、遍歷清洗兩次確定的微波測振點，將重復的微波測振點舍棄；

12、其中，在一個邊坡子三維模型上確定微波測振點后，在另一個邊坡子三維模型上確定已確定微波測振點對稱的微波測振點，兩個邊坡子三維模型上所有微波測振點即微波測振點對稱捕捉的結果。

13、更進一步地，所述在邊坡子三維模型頂面部署微波測振點定位網格后，通過對微波測振點定位網格的旋轉、平移，在微波測振點定位網格中落于邊坡子三維模型頂面范圍的網格點最少時，取用所有落于邊坡子三維模型頂面范圍內的網格點；

14、所述微波測振點定位網格在部署時，對微波測振點定位網格的網格線間距進行設定：

15、；

16、式中：為微波測振點定位網格的網格線間距；為間距基數；為邊坡厚度；為邊坡頂面積；為邊坡斜率；為邊坡基層開挖空間體積；為邊坡基層開挖土壤體積；為權重；為邊坡所屬橋梁歷史發生事故的總量；為邊坡所屬橋梁歷史發生事故中與邊坡或橋梁主體相撞的事故總量；為歸一化因子；

17、其中，間距基數由用戶端自定義，用于表示邊坡基層土壤松散系數，權重取值范圍為（0，1），歸一化因子用于控制的值處于范圍內。

18、更進一步地，所述微波測振周期的設計邏輯服從：

19、創建云端數據庫，將邊坡承托的橋梁路面上歷史發生事故的時間及位置記錄與云端數據庫；

20、用戶端自定義微波測振周期區間，微波測振設備基于微波測振周期區間的中值周期性執行微波測振操作；

21、在云端數據庫中出現新紀錄的事故發生事件及位置時，原應用微波測振周期基于指定比例連續縮減至最短的微波測振周期；

22、微波測振周期的應用到達最短的微波測振周期后，恢復至微波測振周期區間的中值，進一步基于指定比例連續增長至最長的微波測振周期后，恢復至微波測振周期區間的中值，以此類推的連續應用微波測振周期區間中微波測振周期執行微波測振操作。

23、更進一步地，所述微波測振周期在發生變更時使用的指定比例服從：

24、；

25、式中：為微波測振周期在發生變更時使用的比例；、為事故車輛質量及速度；、為事故車輛最大安全質量及極限速度；為碰撞位置評分；為邊坡承托橋梁的使用時間；為邊坡承托橋梁規定使用年限；為常數；為權重；

26、其中，碰撞位置評分取值為0~1范圍內，碰撞位置距離邊坡越近，則取值越大，反之，則取值越小，常數為1~10范圍內的正整數取值由用戶端自定義，常數默認取值為10，權重均為正數且相加之和為1，權重取值由用戶端自定義，同時服從，所述微波測振周期在發生變更時，服從，表示微波測振周期區間的中值，云端數據庫中出現新記錄的事故發生事件及位置后執行微波測振的次數。

27、更進一步地，所述對稱微波測振點所屬電信號在相同時間戳下的對稱性分析邏輯表示為：

28、；

29、式中：為第j組對稱微波測振點展現的電信號對稱性；為電信號圖對應時間區間的采樣點數；、為電信號圖a在離散時間點處的信號幅值、電信號圖b在離散時間點處的信號幅值；為將電信號b相對于電信號a進行時間軸上的對稱映射結果；

30、進一步基于上式應用所有對稱微波測振點分析電信號對稱性：

31、；

32、式中：為電信號對稱性；為對稱微波測振點的總量；為配置權重；

33、其中，電信號對稱性值越大，表示電信號對稱性越佳，反之，表示電信號對稱性越差，，且服從配置權重乘積對象所述微波測振點距離邊坡越近取值越大，反之，取值越小。

34、更進一步地，所述邊坡形變風險判定區間有用戶端自定義；

35、所述判定評估結果是否處于邊坡形變風險判定區間內的操作根據微波測振設備的運行連續執行；

36、所述邊坡形變指數的評估邏輯表示為：

37、；

38、式中：為邊坡形變指數；為電信號對稱性；為常數；

39、其中，邊坡形變指數越小，表示邊坡形變問題越輕，反之，表示邊坡形變問題越嚴重，常數＞1，用于控制的值避免過大或過小。

40、更進一步地，所述邊坡形變風險來源的嗅探邏輯表示為：

41、獲取所有對稱微波測振點展現的電信號對稱性，記作；

42、將中的每一項代入到的計算公式中用以迭代，則計算的計算結果記作，進一步以邊坡形變風險判定區間與中各項進行比對，在中捕捉不符合邊坡形變風險判定區間的目標；

43、捕捉目標所屬的對稱微波測振點中的一個微波測振點即邊坡形變風險來源的嗅探結果。

44、更進一步地，所述在邊坡三維模型上設置微波測振點的操作基于用戶自定義周期進行迭代。

45、采用本發明提供的技術方案，與已知的公有技術相比，具有如下有益效果：

46、本發明提供一種基于微波測振的邊坡變形測試方法，該方法在執行過程中，通過構建邊坡三維模型的方式，結合邊坡結構特性對微波測振位置進行設計，使得微波測振階段在能夠更加表現邊坡形變的位置進行對稱的微波測振采集微波信號，進一步結合采集的微波信號對邊坡形變風險進行分析及判定，同時，在判定邊坡存在形變風險時，還能夠以邊坡上微波測振位置進行形變源點參考定位，輔助橋梁邊坡安全管理用戶更加快捷、精準、實時且有效的對橋梁邊坡形變實施監控管理。