一种输变电工程施工扰动遥感监测方法与流程

本发明涉及输变电工程施工扰动遥感监测，具体涉及一种以双时相遥感影像为数据源，通过遥感影像质量优化处理、样本库的建立与优化、遥感影像变量选择与提取，利用深度学习框架对施工扰动进行目标检测的输变电工程施工扰动遥感监测方法。

背景技术：

1、输变电工程是保障电力安全稳定供应的重要基础工程，近年来，其建设数量和规模持续增长。输变电工程建设过程中，场地平整、基坑开挖、道路修建等施工不可避免地会产生扰动地表、破坏植被、加快水土流失速率等危害，还具有建设周期长、技术要求高、总体水土流失强度不高但局部点状水土流失强烈等特点，其产生的大量散点状塔基站场和放线状施工便道对周边生态环境造成了一定破坏。因此，做好输变电工程施工扰动的监测工作，及时掌握施工过程的扰动位置、数量、面积等信息，对于确保工程水土保持方案的认真执行，指导水土流失防治工作具有非常重要的意义。

2、在现有技术中，实现输变电工程施工扰动监测的方法主要包括：实地量距法和rtk测量法。其中，实地量距法主要以皮尺或测距仪为测量工具，以施工范围的最长和最宽为测量点，利用边长*边长可直接获取塔基和道路施工扰动面积，利用这种方法不仅工作效率低，山地崎岖现场核查困难，且精度较低，无法满足环保水保监控要求，极有可能造成扰动面积是否超标的误判。rtk测量法用移动站沿边界前行，在明显的拐角点处保存坐标，回到起点后，可进入面积计算界面，选取围成该区域的所有点，直接提取面积计算结果。该方法与实地量距法相比，测量精度有所提高，但rtk测量面积的精度取决于现场测量打点的多少，打的点位越多，精度越高，打的点位少，精度越低，所以rtk测量面积的精度不是绝对准确的。rtk仪器价格高昂，同时需耗费人力物力，工作效率低。

技术实现思路

1、为了解决上述技术存在的缺陷，本发明提供一种以双时相遥感影像为数据源，通过遥感影像质量优化处理、样本库的建立与优化、遥感影像变量选择与提取，利用深度学习框架对施工扰动进行目标检测的输变电工程施工扰动遥感监测方法。

2、本发明实现上述技术效果所采用的技术方案是：

3、一种输变电工程施工扰动遥感监测方法，包括步骤：

4、s1、卫星影像获取与预处理，获取研究区无云或少云覆盖的卫星遥感影像，其中，每个输变电工程选择施工前后两时相的遥感观测影像；

5、s2、样本库建立与优化，在步骤s1所获取的多时相遥感影像数据的基础上，建立输变电工程施工扰动样本数据库，为后续的基于深度学习的输变电工程施工扰动监测提供训练样本；

6、s3、遥感影像变量选择与提取，基于甚高分辨率遥感影像从光谱波段、变换指数、纹理信息提取与施工扰动相关的影像因子数据；

7、s4、建立用于监测施工扰动的卷积神经网络模型。

8、优选地，在上述的输变电工程施工扰动遥感监测方法中，所述预处理包括辐射校正、几何校正、图像融合；其中，所述辐射校正包括辐射定标和大气校正；所述几何校正是利用几何校正数字模型来校正遥感成像过程中受多种因素的综合影响，原始图像上地物的几何位置、形状、大小、尺寸、方位等特征与其对应的地面地物的特征产生的误差；所述图像融合是将两幅或多幅高分辨率单波段影像与低分辨率多波段影像综合成一幅新的高空间分辨率的多波段图像。

9、优选地，在上述的输变电工程施工扰动遥感监测方法中，所述的样本库建立包括样本制作和样本扩充两个步骤；

10、其中，所述样本制作包括：根据实地调查并结合卫星影像进行输变电工程施工扰动样本的制作，所述输变电工程施工扰动样本包括场站工程与线路工程两部分，场站工程包括站址区、进站道路、施工临时生产生活区、临时堆土区4类样本，线路工程包括塔基施工区、临时施工道路、跨越施工区、牵张场4类样本；

11、所述样本扩充包括：使用gamma变换方式进行样本扩充，其中，变换公式为：y＝(x+esp)a；其中，y为输出影像，x为输入影像，其中a为系数，esp为小量。

12、优选地，在上述的输变电工程施工扰动遥感监测方法中，所述光谱波段包括蓝光波段、绿光波段、红光波段、红边波段、近红外波段。

13、优选地，在上述的输变电工程施工扰动遥感监测方法中，所述变换指数包括三个能有效反映植被、土壤地物信息的归一化差异植被指数ndvi、归一化差异绿度指数ndgi和归一化土壤亮度指数nsbi；

14、其中，

15、ndvi＝(nir-r)/(nir+r)；

16、ndgi＝(g-r)/(g+r)；

17、nsbi＝(r-nir)/(r+nir)；

18、其中，nir为近红外波段的反射值，r为红光波段的反射值，g为绿光波段的反射值。

19、优选地，在上述的输变电工程施工扰动遥感监测方法中，所述纹理信息包括提取自遥感影像的第一主成分图像的包括均值、方差、对比度、信息熵、一致性、二阶矩、相关性和相异性的纹理特征遥感变量。

20、优选地，在上述的输变电工程施工扰动遥感监测方法中，所述第一主成分图像的纹理特征遥感变量的提取包括步骤：

21、使用主成分分析方法提取遥感影像的第一主成分图像；

22、采用灰度共生矩阵方法，分别从3*3、5*5、7*7不同窗口尺寸下，提取第一主成分图像的包括均值、方差、对比度、信息熵、一致性、二阶矩、相关性、相异性的纹理特征遥感变量。

23、优选地，在上述的输变电工程施工扰动遥感监测方法中，还包括对关键变量的筛选，包括步骤：

24、利用相关性分析剔除相关性较高的变量；

25、利用随机森林算法进行变量筛选优化，获取对施工扰动监测影响较大的关键变量。

26、本发明的有益效果为：本发明的监测方法以双时相遥感影像为数据源，通过遥感影像质量优化处理、样本库的建立与优化、遥感影像变量选择与提取，利用深度学习框架对施工扰动进行目标检测，可以有效监测输变电工程施工扰动的状态信息，监测数据准确可靠，与现有的是实地量距法和rtk测量法相比，可大大降低监测工作的难度和成本。

技术特征：

1.一种输变电工程施工扰动遥感监测方法，其特征在于，包括步骤：

2.根据权利要求1所述的输变电工程施工扰动遥感监测方法，其特征在于，所述预处理包括辐射校正、几何校正、图像融合；其中，所述辐射校正包括辐射定标和大气校正；所述几何校正是利用几何校正数字模型来校正遥感成像过程中受多种因素的综合影响，原始图像上地物的几何位置、形状、大小、尺寸、方位等特征与其对应的地面地物的特征产生的误差；所述图像融合是将两幅或多幅高分辨率单波段影像与低分辨率多波段影像综合成一幅新的高空间分辨率的多波段图像。

3.根据权利要求1所述的输变电工程施工扰动遥感监测方法，其特征在于，所述的样本库建立包括样本制作和样本扩充两个步骤；

4.根据权利要求1所述的输变电工程施工扰动遥感监测方法，其特征在于，所述光谱波段包括蓝光波段、绿光波段、红光波段、红边波段、近红外波段。

5.根据权利要求1所述的输变电工程施工扰动遥感监测方法，其特征在于，所述变换指数包括三个能有效反映植被、土壤地物信息的归一化差异植被指数ndvi、归一化差异绿度指数ndgi和归一化土壤亮度指数nsbi；

6.根据权利要求1所述的输变电工程施工扰动遥感监测方法，其特征在于，所述纹理信息包括提取自遥感影像的第一主成分图像的包括均值、方差、对比度、信息熵、一致性、二阶矩、相关性和相异性的纹理特征遥感变量。

7.根据权利要求6所述的输变电工程施工扰动遥感监测方法，其特征在于，所述第一主成分图像的纹理特征遥感变量的提取包括步骤：

8.根据权利要求7所述的输变电工程施工扰动遥感监测方法，其特征在于，还包括对关键变量的筛选，包括步骤：

技术总结
本发明公开了一种输变电工程施工扰动遥感监测方法，包括步骤：获取研究区无云或少云覆盖的卫星遥感影像，其中，每个输变电工程选择施工前后两时相的遥感观测影像；在步骤S1所获取的多时相遥感影像数据的基础上，建立输变电工程施工扰动样本数据库，为后续的基于深度学习的输变电工程施工扰动监测提供训练样本；基于甚高分辨率遥感影像从光谱波段、变换指数、纹理信息提取与施工扰动相关的影像因子数据；建立用于监测施工扰动的卷积神经网络模型。本发明以双时相遥感影像为数据源，通过遥感影像质量优化处理、样本库的建立与优化、遥感影像变量选择与提取，利用深度学习框架对施工扰动进行目标检测，可以有效监测输变电工程施工扰动的状态信息。

技术研发人员：王福强,林晋,贾聪彬,李冰,王政,吴炜,张子健,郑晓斌,黄珣,郭良,王帅,郎博宇,谭辉,刘扬,刘杰锋,王广民,吴呈威,乔平,赵晓楠,段春明,崔寒松,鲁兵,苏宇,邹坤,袁程浩,夏冰阳,张磊,王雷,赵建清,于爽,李晨,李宇妍,律叶,来庭煜,王浩锟,李天宇,张斌
受保护的技术使用者：北京华联电力工程咨询有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/2/20