基于1:25万地形的两通与三通差分干涉处理对比分析

以1997年11月8日发生Ms7.6级地震的我国西藏玛尼地区为例,利用覆盖该区的两景震前TandemERSSAR影像和一景震后的ERSSAR影像及我国1：25万地形数据,分别进行三通和两通模式下的干涉处理。经对比分析两种处理得知：两种模式下的同震形变场在条纹的整体分布上是一致的,在断层附近吻合较好,随着距断层的垂直距离拉大,残余地形对干涉条纹的形成起了主要作用,两种条纹间的差异也逐渐增大。结果说明：基于当前ERS卫星分辨率和没有特殊要求的情况下,我国的1：25万地形数据可以用作两通差分干涉模式下的外部DEM数据,所得结果在整体上与三通干涉结果基本一致。     

星载InSAR影像匹配及平地效应消除

星载干涉雷达影像匹配以及干涉图平地效应去除是干涉测量的两大关键步骤，本文在介绍复影像匹配前的预处理、控制点的选取、复影像匹配、基于能量影像的相关匹配、干涉图生成和消除平地效应的基本原理的同时，提出了一种快速获取高精度同名控制点的方法。本文还给出了我国张北地区ERS-1、ERS2复影像数据生成干涉图的结果。     

星载高分辨率合成孔径雷达影像纠正技术

为检测TERRASAR、COSMO SkyMed、RADARSAT-2等星载高分辨率合成孔径雷达影像(SAR)在土地利用调查监测中的适用性,该文针对高分辨率SAR数据和产品特性,提出了控制点选取方法,分析了不同纠正模型的应用效果。试验表明高分辨率SAR几何纠正一般需要10～15个控制点,1m聚束模式纠正中误差约3m～5m,3m条带模式纠正中误差约5m～8m,分别满足1∶1万和1∶2.5万土地调查监测几何精度要求。研究结果为构建基于高分辨率SAR数据土地利用调查监测应用技术流程和促进高分辨率极化SAR数据业务化应用奠定了基础。     

多源外部DEM对两轨DINSAR测量结果影响分析

在总结两轨差分中参考DEM影响的最新研究成果基础上,以青藏高原上典型平地和山地作为研究区,利用理论上没有形变的ERS Tandem像对以及3种常用外部参考DEM（SRTM,ASTER GDEM,1∶5万DEM）,使用ROI_PAC软件进行两轨差分干涉试验。实例证明：SRTM更适合作为两轨差分中的外部参考DEM,并对此试验结果予以解释分析,即多源DEM数据质量的差异导致干涉图与DEM配准精度的不同,并最终反映在差分干涉相位误差中。本文研究结论对提高DInSAR处理精度有参考价值。     

雷达干涉测量获取DEM的镶嵌处理方法

主要讨论了填补雷达干涉测量获取DEM(Digital Elevation Model)盲区的方法(镶嵌处理),并设计了具体的数据处理流程,提出了基于空间相关性和数据可靠性的椭球体数据模型,该模型充分考虑了雷达数据在空间各向的精度不等性,并以此模型实现了用1∶10万比例尺地形数字线化图的数据对欧空局(ESA)的星载合成孔径雷达(ERS1/2)处理数据镶嵌的具体应用.     

多源外部DEM对两轨DINSAR测量结果影响分析

在总结两轨差分中参考DEM影响的最新研究成果基础上,以青藏高原上典型平地和山地作为研究区,利用理论上没有形变的ERS Tandem像对以及3种常用外部参考DEM(SRTM,ASTER GDEM,1:5万DEM),使用ROI_PAC软件进行两轨差分干涉试验.实例证明:SRTM更适合作为两轨差分中的外部参考DEM,并对此试验结果予以解释分析,即多源DEM数据质量的差异导致干涉图与DEM配准精度的不同,并最终反映在差分干涉相位误差中.本文研究结论对提高DInSAR处理精度有参考价值.     

分析法和数值解算法相结合的星载SAR直接定位算法

星载合成孔径雷达（SAR）直接定位算法是发展SAR影像椭球表面校正地理编码（GEC）和地形校正地理编码（GTC）算法的基础。发展高精度的直接定位算法对促进SAR影像的应用具有重要意义。本文在距离-多普勒（RD）定位模型定位算法的基础上，发展了一种将纯分析法（AGM）和纯数值计算法相结合的算法（AIRGM）。新的定位算法兼有纯分析法和纯数值计算法的优点。利用一景ERS-2SARSLC数据，采用两种精度评价方法，将所发展的算法与现有的两种算法的定位精度进行了对比。第1种精度评价方法以影像产品中提供的四角点大地坐标为参考，第2种方法以从1：5万地形图上获取的14个控制点为参考。评价结果表明AIRGM算法不仅定位精度较高，而且执行效率比纯粹的数值解算法（ASF）有了很大的提高。     

面向西部测图困难地区稀少控制下的TerraSAR-X影像快速正射纠正

针对TerraSAR-X新型雷达卫星影像,基于距离-多普勒(R-D)模型,提出了一种稀少控制下SAR影像正射纠正的方法,并详细阐述了整个处理过程。同时,选用西部横断山脉地区和陕西阎良地区的TerraSAR-X影像作为实验数据,充分利用其高精度的头文件参数信息及5个地面控制点和DEM,分别对其进行正射纠正,阎良地区的纠正精度约为5m,横断山脉地区的纠正精度约为11m,满足了1∶5万的测图精度要求,并对二者的实验结果进行了比较分析。另外,考虑到TerraSAR-X影像数据量大的问题,本文还阐述了运用影像分块处理结合双线性内插原理加快处理大幅SAR影像正射纠正处理的方法,实验表明该方法相对逐像点对SAR影像正射纠正处理,大大提高了处理速度,从而证明了该处理过程的高效性和实用性。     

全极化合成孔径雷达影像地形纠正及其在雪冰制图中的应用

针对合成孔径雷达（SAR）影像由于地形起伏引起的图像畸变问题,文章提出了基于相干矩阵的全极化SAR影像地形纠正算法,并运用于雪冰制图。该方法首先采用距离多普勒模型建立SAR成像几何模型;然后利用全极化Cloude特征分解方法对全极化SAR图像进行融合,将融合后的SAR图像与模拟图像进行配准提高SAR影像几何定位精度;最后利用投影面积归一化和极化方位角移动补偿技术对地形引起的辐射畸变进行纠正。采用中国长江源区南部唐古拉山中段冬克玛底冰川区域的C波段Radarsat-2全极化SAR数据进行验证,配准模拟SAR和原始SAR影像的控制点方位向和距离向的均方根误差（RMSE）分别为7.765和14.586个像素;经过地形纠正后的地物分类精度达80%以上。结果表明：（1）该方法能够有效消除SAR影像中几何和辐射畸变的影响;（2）地形纠正后的SAR数据在雪冰制图中具有可行性。     

一种提高INSAR干涉图质量的新方法

如何获取高质量的干涉图是INSAR技术的核心问题之一.首先概述了干涉图中存在的噪声,并对干涉图中频谱混叠现象的成因及其影响进行了重点分析.针对SAR影像距离向和方位向频谱的特性,通过增加影像频谱中空白带的带宽对影像进行过采样,从而成功消除了干涉图中的频谱混叠现象.针对过采样后干涉图数据量激增的问题,利用干涉图频谱的理论权函数推导了欠采样函数.最后,利用ERS数据验证了文中的过采样方法能有效消除干涉图中的频谱混叠现象,显著提高干涉图质量.同时,利用文中推导的欠采样函数可以使干涉图在恢复原始大小的同时,使噪声得到进一步抑制.     

一种InSAR相关系数精估计方法

InSAR的相关系数是对SAR干涉图像对相似度的度量,是InSAR技术应用分析的一项基本参数。相关系数的估计是通过比较两幅SAR图像中对应位置的相邻像素值得到的,由于采样点数目的限制及存在由于地形起伏引起的干涉相位,估计结果往往与真实值相差较大。本文提出了一种能够大幅减小相关系数估计误差的方法,首先利用粗精度DEM仿真地形相位以消除地形起伏对相关系数估计的影响,随后采用第二类统计方法进一步提高了相关系数的估计精度。我们用SIR-C/XSAR的Etna火山干涉数据对本文方法进行了验证。     

基于曲率和的主动声呐干涉条纹特征表征方法

干涉条纹特征是主动声呐目标识别所依据的重要特征之一。在浅水域环境中,声波能量传播特性较为复杂,信号会经过发射源到目标以及目标到接收器这2条不同的路径,目标的散射特性在声波的入射模式和散射模式之间相互作用,使得主动声呐干涉条纹呈现弯曲的结构。为对干涉条纹特征进行表征,提出一种基于曲率和的声呐特征提取方法。根据浅海声场主动声呐频率-距离干涉条纹图得到一段区间内的干涉条纹曲线散点曲率值,利用曲率求和的方法刻画条纹的弯曲程度,进而表征这一区间内的条纹特征。在理想波导环境下计算刚性球体目标在不同频率段下的曲率特征,通过统计平均值的方式得到平均曲率和为0.6左右,从特征表征结果可以看出,曲率和可通过统计离散点曲率强度描述干涉条纹特征,且在同一环境条件下,发射频率越大时曲率和强度越小。根据实测数据进行计算得到曲率和为0.512,实验与理论结果较为吻合,表明通过该方法可以获取主动声呐干涉条纹特征,进而实现目标识别和探测。     

数字全变差向量滤波与相位解缠

分析了"噪声"对合成孔径雷达干涉(InSAR)测量中相位解缠的影响,介绍了SAR影像相干斑噪声的固有性、特殊性以及通常的滤波处理方法.基于连续的各向异性扩散偏微分方程图象处理模型,提出适合于干涉图(mterferogram)和干涉相位条纹图(phase fringe)数字全变差滤波(DTVF)模型.计算分析表明滤波处理极大减少了干涉相位条纹图的残差点,降低设置枝切线的复杂性,在保证解缠质量前提下,提高了大幅图象相位解缠可行性.     

基于实时地形校正的InSAR图像匹配算法

针对侧视雷达/可见光图像匹配制导系统中由于雷达图像地形畸变引起的误匹配问题,提出了一种基于干涉合成孔径雷达（InSAR）的实时地形校正图像匹配算法。该算法以侧视雷达成像几何构象为基础,利用InSAR获取的实时地形数据对获取的SAR景象数据进行实时几何校正,生成无畸变的SAR景象数据,然后利用校正后的SAR景象数据与提前安装的可见光基准数据进行基于去均值归一化互相关模板的图像匹配。实验结果表明,通过实时地形校正,该景象匹配算法在复杂地形区域的匹配概率和匹配精度都大大优于传统SAR景象匹配算法,有效地提高了SAR图像匹配制导技术的适用性。     

星载SAR干涉技术获取DEM及其精度分析

星载合成孔径雷达干涉（InSAR）技术是一种数据覆盖范围广、廉价、高效、方便的数字高程模型（DEM）获取方法,但在地面植被覆盖广、大气水汽含量高的地区其影像相干性随时间基线的增加迅速降低;同时,SAR卫星的轨道误差也影响DEM精度。利用ERS-1/2卫星串行模式SAR数据获取镇江地区DEM,分析了轨道误差对DEM精度的影响;根据干涉相位的统计特性,从理论上给出干涉相位噪声与相干系数和视数之间的关系。实验结果表明就干涉像对的卫星轨道误差和相位噪声而言,在小区域内DEM精度优于3.5 m。     

山区地形星载SAR影像的几何纠正

随着搭载合成孔径雷达的各种卫星不断发射,SAR的研究越来越受到重视。由于SAR数据独特的成像方式,山区地形的星载SAR图像几何形变十分复杂。通常应用控制点,采用多项式拟合的方法已经无法将其改正。依据SAR的几何成像模型,利用有关卫星轨道参数和数字高程模型,进行山区地形SAR影像的几何纠正研究。研究利用少量轨道参数和DEM数据,通过坐标变换和投影成像误差纠正建立正确的坐标位置,并采用邻近元采样法完成几何纠正。以上方法应用于山区ERS-1/SAR影像的处理试验结果表明,该方法能够用于山区复杂地形的几何纠正,其误差小于2个像元。     

InSAR两种相位解缠算法的融合

相位解缠是合成孔径雷达（SAR）干涉测量数据处理的重要步骤之一。解缠的精度将直接影响干涉测量结果的精度,本文通过实验研究,对比分析了现有的两类主要的相位解缠算法的解缠原理、解缠思想、各自的特点及其引起误差的原因,然后结合各自的优点组成了一种效果更好的二维相位解缠算法。使用该算法解缠后的相位条纹与原始干涉相位图相位条纹的一致性非常好。     

一种新的静态小波域干涉相位图滤波方法

干涉相位图中的噪声会妨碍后续的相位解缠,并降低最终的数字高程模型(Digital elevation model,DEM)的精度.该文提出一种静态小波域的干涉相位图滤波方法.该方法通过分块处理大幅干涉相位图,并且自适应地计算贝叶斯门限以分类处理静态小波系数.用SIR-C/X SAR在意大利Etna火山的干涉数据进行实验,并将本文算法处理结果与Goldstein滤波及改进Goldstein滤波的结果相比较.实验结果表明:本文算法能够有效减少干涉相位图中的残余点,具有更好的降噪性能,而且能够更好地改善干涉条纹边缘的清晰程度.     

不同滤波方法的SAR与多光谱图像融合算法

针对不同滤波的SAR数据会导致异质遥感影像融合结果之间产生较大差异的问题,提出了将不同滤波方法与不同融合算法相结合分别进行实验,旨在寻找二者的最优组合。首先在分析SAR数据相干斑噪声产生机理的基础上,对多种经典滤波方法和常用融合算法进行了分析评价,然后将Lee、Frost、Kuan、Gamma MAP、增强Lee和增强Frost等6种滤波后的SAR数据与多光谱图像分别进行IHS融合、PCA融合、GS融合和PCA_IHS融合,最后采用目视判读和定量分析相结合的方式,对融合结果进行分析和评价。以8m Radarsat-2数据和30m Landsat-5TM影像为例。实验结果表明,增强Frost滤波后的IHS变换、Lee滤波后的PCA变换和GS变换、Kuan滤波下的PCA_IHS变换所得融合影像在空间纹理细节和光谱保真度方面整体效果最优。     

POS数据在机载干涉SAR运动补偿中的应用

提出了一种利用高精度的定位定向系统(POS)数据,在SAR成像阶段实现机载干涉SAR运动补偿及图像配准的成像处理方法。该方法针对机载干涉SAR系统的双天线雷达数据对的特点,在成像阶段直接利用高精度的POS数据完成干涉SAR图像对的位置误差补偿、干涉相位误差补偿以及自动配准等过程。实际处理结果表明,该方法可以有效地提高机载干涉SAR的图像质量,改善复图像对之间的相干性,非常适用于机载双天线干涉SAR雷达数据的成像处理过程。