剖面边缘检测在民航台站地质监测中的应用

　　摘要：民用通信导航监视台站受复杂地形影响，往往需要建设在山顶位置，而山体往往复杂多变，极易出现山体坍塌或地质形变，因此对台站地形做实时监测很有必要。通过获取山体的相关数据并采用基于横向剖面的边缘检测算法，能够较为直观的检测出山体形变的位置和形变量，获取较好的地质形变信息，达到实时检测的目的。给出的检测方法操作简单实用，可为民航对台站监测研究提供思路和借鉴。

　　关鍵词：横向剖面;边缘检测;民航;台站;地形监测;三维数字高程

　　贵州地区山地较多，而民航用于为飞机提供服务的通信导航监视台站往往需要建设在山顶上，而复杂的地质条件往往会对台站造成不利的影响，因此进行定期的监测研究十分必要。基于横向剖面的边缘检测研究在山体滑波监测、地震地质灾害、城市地表沉降等方面均有着广泛的应用。

　　1形变研究数据的获取和处理

　　研究对象为某一山体数据，该数据其实不难获取，可通过网络下载方式获得，相关下载网站通过百度有很多。下载后需要进行后期的处理才能得到真正的边缘检测图和三维数字高程图。处理软件为DORIS软件，全称为DelftObject-orien-tedRadar Interferometric、Software，是荷兰Delft大学Kampes等人使用C++语言编写的完全免费软件，源代码开放，方便研究者开发使用研究地表三维地形及地表形变。本文主要基于该软件的形变干涉图像生成模块，将前面下载的数据进行处理得到干涉图像以便于边缘检测研究。具体数据获取和处理方法不在本次研究范围，故不再赘述。

　　2剖面边缘检测与修正

　　剖面边缘检测研究最初起源于欧美，并且在我国有了一定的应用，这种方法被广泛应用于火山、地震的监测预报中。剖面边缘检测主要包括纵向和横向两种研究方式，本次采用横向边缘检测加以研究[1]。那么如何得到剖面呢，首先通过DORIS软件处理下载的数据得到相位解缠图像和三维数字高程模型(DEM)图像，得到反映地表信息的三维数据图像。图1(a)为贵州南部某区山体的俯视图，选取其为研究对象来分析山体形变;(b)图为其生成的三维数字高程图像，即反映实际地形高度细节信息的三维立体仿真图像。

　　有了三维DEM图像，为何还要进行横向边缘检测呢?主要是因为一旦发生山体形变，DEM图像不便于利用肉眼定位形变位置，故而需要进行检测处理，提取形变边缘。为了深入研究，将图1作为对象开展剖面边缘检测，其中该山体高度为90m，底部直径为200m，得到三维数字高程图像后，利用边缘检测算法[2]可以得出0至90m上每10m间隔检测一次的横向剖面的山体边缘(3D效果图)，如图2所示。

　　形变前后得到的横向剖面边缘检测图像如图3所示，其中(a)图为形变发生前的横向剖面检测图像，而(c)图是形变后的横向剖面检测图像，两幅图像的共同之处是图像中心部分区域发生了漏检现象，这是由于图像像素原因得出的检测不清晰、不明显的情况。边缘其实已经全部检测出来了，只是未全部显示出来。需要进行后期修正，将图像转换为灰度图像并且将图像中灰度值不为零的区域(白色区域)进行灰度值赋满(灰度值为0)，这样可以清晰显示所有区域。形变前后边缘检测图像的修正图像对应图3的(b)图和(d)图。

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文章名称： 剖面边缘检测在民航台站地质监测中的应用

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