近日，在國網湖北省電力有限公司超高壓公司，研究人員完成了輸電鐵塔形變廣域高精度遙感監測系統的軟件升級，進一步提升了該系統的實時監測能力和數據處理速度。

輸電鐵塔形變廣域高精度遙感監測系統由國網湖北超高壓公司主導研發，為及時、準確發現鐵塔形變提供技術支持，助力保障輸電線路安全穩定運行。

合成孔徑雷達技術可高精度、長時序監測鐵塔形變

長距離輸電線路常常穿越環境復雜區域，如山區、河流、沙漠等。這些區域內的鐵塔受地質變化、極端天氣等因素影響易發生形變。部分形變呈現出細微且緩慢的特征，需要進行高精度、長時序的監測，而傳統的鐵塔形變監測手段如地面測量、常規衛星遙感監測等難以滿足需求。

2018年，國網湖北超高壓公司聯合多家單位啟動“輸電鐵塔形變廣域高精度遙感監測關鍵技術及應用”項目研究。“我們一直在尋找更有效的監測手段。衛星搭載的合成孔徑雷達（SAR）能提供連續、高分辨率的圖像，可實現對鐵塔形變的高精度、長時序監測，即便是在惡劣天氣條件下也能保持穩定的性能，尤其適用于長距離輸電線路的監測工作。因此，我們決定探索應用這項技術。”該公司項目負責人王身麗介紹。

但要把SAR技術應用到鐵塔監測領域，研究人員面臨三大難題：一是SAR數據與衛星光學影像數據融合處理難，這直接關系監測的精度；二是SAR數據中大部分的鐵塔形變相位信息難以提取，而這些信息反映了鐵塔形變的具體位置和程度；三是微地形復雜環境下大氣擾動對SAR數據解算造成較大干擾，影響監測數據的可靠性。

研究人員從構建融合光學影像和SAR圖像的空間位置映射模型入手，探索解決方案。項目研究初期，王身麗帶領團隊調研了全國多個地區的輸電線路，考察不同環境下的鐵塔狀況，收集了大量的一手資料，掌握不同地理條件下鐵塔形變的具體情況及影響因素。在調研基礎上，研究人員將恒虛警檢測技術和注意力機制相結合，于2019年構建了空間位置映射模型，提高了兩種數據融合處理的效率和準確性。該模型突破了傳統監測手段在復雜環境下的局限性，實現了在各種天氣條件下都能準確掌握鐵塔基礎周邊地質情況，為鐵塔形變監測提供了重要支撐。

三大應用難題一一攻克

針對SAR數據中鐵塔形變相位信息難以有效提取的問題，研究人員研發了一種用于增強SAR信號的人工角反射器，通過增強信號強度來提升相位信息的提取質量，并建立了消除風致振動和鐵塔熱膨脹干擾的多物理場誤差模型，減少這些干擾因素對相位信息提取的影響，從而提高相位信息的準確性和可靠性。

在研發人工角反射器的過程中，研究人員重點要解決材料選擇和設計優化的問題。2020年10月的一天，研究人員吳軍在實驗室里加班至深夜，突然發現一種新材料組合能夠顯著增強SAR信號的強度。這讓整個團隊興奮不已。經過實驗驗證，他們最終確定采用該材料組合。

隨后，研究人員開始建立多物理場誤差模型，以消除風致振動和鐵塔熱膨脹對監測結果的干擾。這是一項具有挑戰性的任務，因為需要考慮風速、溫度等各種復雜因素的影響。研究人員通過反復試驗和模擬，建立了一套有效的誤差模型。這套模型能夠從SAR數據中準確地提取出鐵塔的形變相位信息，提供可靠的監測數據。

為克服微地形復雜環境下大氣擾動對SAR數據解算的影響，研究人員建立了混合相位誤差模型。2021年，他們開展了一系列的野外測試，深入研究大氣的各種成分，并模擬各種天氣條件下SAR圖像的響應情況。2022年，研究人員推出了垂直分層大氣和紊流大氣混合相位誤差模型，并提出了一套平差函數大氣校正方法，實現了SAR影像中鐵塔形變的毫米級監測。

多物理場誤差模型、混合相位誤差模型和平差函數大氣校正方法共同構成了輸電鐵塔形變廣域高精度遙感監測系統的核心技術。2023年年初，該系統正式應用。

成果應用后減少了鐵塔形變導致的線路故障

針對輸電鐵塔形變廣域高精度遙感監測系統的監測結果，運維人員會根據運行維護要求采取相應的措施，如更換塔材、加固鐵塔等，并采用更有針對性的裝置實時監控鐵塔狀態。該系統的應用減少了因鐵塔形變導致的輸電線路故障，提升了線路安全運行水平，且降低了線路運維成本。相關成果已在湖北、四川、浙江、云南等地推廣應用。

自2020年起，相關成果在三峽水電外送通道中應用，實現了對輸電鐵塔形變和周邊微地形滑坡的監測，及時發現了500千伏盤宜Ⅰ、Ⅱ回及峽林Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ回輸電線路邊坡滑坡隱患。國網地質災害監測預警中心利用光學影像數據和SAR數據，開展重慶、湖北、青海等省份的高風險區段地質災害普查，累計識別地質災害隱患點100余處。相關成果不僅應用于監測領域，還應用于應急處置領域。

研究人員依托“輸電鐵塔形變廣域高精度遙感監測關鍵技術及應用”項目共獲得17項國家發明專利授權，發表論文15篇。該成果獲2023年年度國家電網有限公司科學技術進步獎二等獎。