利用ERS-1/2串接雷达干涉建立高山地区数字高程模型的实验研究

以昆仑山局部地区为例,利用ERS-1/2串接雷达干涉有效建立了高山地区数字高程模型,并以美国宇航局SRTM高程数据为标准,选取高相干系数点,采用多项式拟合法对实验生成的数字高程模型进行校正,得到实验区较高精度的数字高程模型。最后以SRTM高程数据和美国地质调查局GTOPO30高程数据作为基准,对实验生成的数字高程模型的精度进行统计分析和评价,并分析了影响ERS-1/2干涉测量精度的主要因素。实验结果表明：采用ERS串接雷达干涉和基于多控制点的多项式拟合校正,可有效建立高山地区高精度的数字高程模型;在我国西部地区,建议采用ERS-1/2串接雷达干涉建立或更新数字高程模型。     

InSAR技术获取高山峡谷区DEM精度研究

通过对金沙江河段高山峡谷区L波段的Alos-Palasar和C波段的Radarsat-2雷达单视复数数据的干涉处理,获取此区域的数字高程模型(DEM)。利用SRTM 90m分辨率的DEM为参考数据,通过对比分析发现InSAR技术生成的DEM精度与相干系数、地形和波长有密切的关系。同时也验证了在相干性好,地形起伏不太剧烈的地区,用InSAR技术生成DEM是可行的。     

基于误差建模的SRTM高程精度提升方法研究

数字高程模型(DEM)是地理信息系统和遥感等领域所必需的核心数据,已经应用到很多方面。本文提出了一种利用ICESat GLA14数据优化SRTM1数据的方法。首先,根据SRTM误差分布去除GLA14数据中的粗差点,完成坐标基准和高程基准的统一。其次,分析了SRTM误差随坡度、坡向的变化规律,并建立了误差模型。最后,将GLA14数据随机划分为控制点和检查点,使用控制点采用最小二乘法拟合误差,使用检查点评价精度提升效果,并多次重复随机划分的过程,验证算法的有效性。实验结果表明:使用该算法针对不同地区不同地形的DEM进行了实验,均取得了很好的效果。     

ASTER-GDEM与SRTM3数据质量精度对比分析

ASTER-GDEM是最新的全球数字高程模型,具有较高的分辨率;SRTM3是目前研究人员广泛应用的地形数据。结合实测数据、矢量化地形图,从高程精度、位置精度和坡度因子3方面对比分析两种数据精度。结果表明:ASTER-GDEM数据高程精度低于SRTM3数据,而水平位置精度较高,二者各级坡度百分率近似,与国家1∶5万数字地形图生成的DEM差异较大。     

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。     

基于外部DEM的InSAR图像配准方法研究

雷达图像的配准是进行雷达干涉测量(SAR Interferometry, InSAR)处理的关键,为了保证干涉相位图或形变相位图反映真实地面特性,需要雷达图像之间亚像元级精度的配准。首先综述了已有的基于外部DEM的InSAR图像配准方法的思路及其不足之处,并提出了一种全新的思路:以图像之间的相干性作为目标函数,利用搜索的方法实现了雷达成像方位向和距离向的最优时间常数的估计,从而实现雷达图像之间亚像元级配准;还进一步推导了数字高程模型(Digital Elevation Model, DEM)的误差对算法精度影响的一个更加严密的表示。结论表明,在利用精确轨道数据的情况下,美国航天飞机测地计划SRTM获得的地形数据的精度可以满足精确雷达图像配准的要求。结果表明,利用基于外部DEM算法配准雷达图像在山区和大的时间基线情况下要优于常规相干多项式配准方法,理论上可以达到百分之一个像素的配准精度。     

低山丘陵区多源数字高程模型误差分析北大核心CSCD

作为多学科交叉与渗透产物的数字高程模型(DEM)已在诸多学科和领域及实际应用中发挥了重要作用,但目前能够免费获取的高分辨全球DEM在不同区域仍存在很大的不确定性,应用之前进行质量评估至关重要。以烟台市为实验区,以大比例尺地形图(1∶10 000)生成的DEM为参照,结合坡度、坡向和土地覆被类型等地学因子,定量分析了目前广泛应用的两个版本ASTER GDEM(先进星载热辐射和反射辐射计全球数字高程模型)ASTETR 1和ASTER 2及不同空间分辨率SRTM DEM(航天飞机雷达地形测绘任务)(SRTM 1:～30m和SRTM 3:～90m)在低山丘陵区高程、坡度及坡向误差。结果表明:在研究区域内,ASTER 1、ASTER 2、SRTM 3、SRTM 1总体高程均方根误差分别为8.7m、6.3m、3.7m和2.9m。ASTER与SRTM的高程精度不同程度地受坡度、坡向以及土地覆被类型等地学因子的影响,DEM误差随坡度增加而增大,其中SRTM 3精度对该因子最敏感。尽管坡向对DEM精度影响不明显(4种DEM在不同坡向上的均方根误差波动范围均不超过2m),但是不同土地覆被类型下这4种DEM精度差异显著。此外,分析4种DEM提取的坡度可知,SRTM 1的均方根坡度误差最低(2.5°)、ASTER 1与ASTER 2的坡度的均方根误差大致相同(3.6°、3.9°)、SRTM 3的坡度均方根误差最高(4.3°)。坡向的精度SRTM 1最高,ASTER 1与ASTER 2次之,SRTM 3最低。研究结果对我国低山丘陵区ASTER GDEM与SRTM DEM的应用与精度评估具有一定的借鉴作用。     

低山丘陵区多源数字高程模型误差分析

作为多学科交叉与渗透产物的数字高程模型(DEM)已在诸多学科和领域及实际应用中发挥了重要作用,但目前能够免费获取的高分辨全球DEM在不同区域仍存在很大的不确定性,应用之前进行质量评估至关重要。以烟台市为实验区,以大比例尺地形图(1∶10 000)生成的DEM为参照,结合坡度、坡向和土地覆被类型等地学因子,定量分析了目前广泛应用的两个版本ASTER GDEM(先进星载热辐射和反射辐射计全球数字高程模型)ASTETR 1和ASTER 2及不同空间分辨率SRTM DEM(航天飞机雷达地形测绘任务)(SRTM 1:～30m和SRTM 3:～90m)在低山丘陵区高程、坡度及坡向误差。结果表明:在研究区域内,ASTER 1、ASTER 2、SRTM 3、SRTM 1总体高程均方根误差分别为8.7m、6.3m、3.7m和2.9m。ASTER与SRTM的高程精度不同程度地受坡度、坡向以及土地覆被类型等地学因子的影响,DEM误差随坡度增加而增大,其中SRTM 3精度对该因子最敏感。尽管坡向对DEM精度影响不明显(4种DEM在不同坡向上的均方根误差波动范围均不超过2m),但是不同土地覆被类型下这4种DEM精度差异显著。此外,分析4种DEM提取的坡度可知,SRTM 1的均方根坡度误差最低(2.5°)、ASTER 1与ASTER 2的坡度的均方根误差大致相同(3.6°、3.9°)、SRTM 3的坡度均方根误差最高(4.3°)。坡向的精度SRTM 1最高,ASTER 1与ASTER 2次之,SRTM 3最低。研究结果对我国低山丘陵区ASTER GDEM与SRTM DEM的应用与精度评估具有一定的借鉴作用。     

利用星载InSAR技术提取镇江地区DEM及其精度分析

InSAR技术是目前获取高精度数字高程模型（DEM）的一种新方法。为了分析InSAR技术提取DEM的精度,首先介绍了美国航天飞机雷达SRTM DEM的精度和数据结构,然后以江苏镇江地区作为试验区,采用ERS1/2卫星影像来提取DEM,并对星载SAR提取的DEM与SRTM 3弧秒分辨率DEM的精度作了比较。 结果表明,利用星载SAR提取的DEM分辨率与SRTM 3弧秒分辨率的DEM相当,能很好地显示出地形起伏（如山脉、沟谷）的纹理特征。进一步的研究还表明,利用InSAR技术提取DEM的精度与SRTM 3 DEM之间存在5米左右的系统误差,并对产生这一系统误差的原因作了详细分析。     

基于机载InSAR生成DEM技术研究试验

本文描述了机载双天线合成孔径雷达干涉测量数据生成数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)技术,针对机载双天线InSAR数据自动生成DEM的数据处理流程进行试验,主要包括:复图像配准、干涉条纹图滤波、相位解缠、相高转换。本文基于VC++开发了机载InSAR干涉处理原型系统,利用分辨率为2m×2m的机载双天线X波段InSAR数据进行了干涉处理实验,并将生成的DEM和实测的控制点数据进行了对比分析。试验结果证明基于机载双天线InSAR数据生成DEM技术可满足1:50000的精度要求。     

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。     

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。     

一种星载InSAR高精度快速DEM重建方法

面对全球干涉测量的海量实测数据,在保持精度的情况下,如何提高处理速度是星载干涉合成孔径雷达(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)数据处理必须考虑的重要问题.数字高程模型(digital elevation model,DEM)重建是InSAR数据处理中较为耗时的一个关键环节.针对星载InSAR处理中DEM快速重建的难题,从DEM重建原理出发,分析揭示了干涉相位与目标点三维坐标映射关系的两个基本特性,一是目标点的三维坐标与干涉相位的关系可以分别用多项式来进行拟合,二是SAR图像上相近像素各自对应的多项式变化不大,并从理论上对特性的成立进行了论证.基于此,提出了一种快速DEM重建方法,给出了快速算法的详细步骤及关键参数的取值方法.最后,利用德国最先进的在轨雷达卫星TerraSAR-X获取的重复轨道干涉数据进行快速DEM重建,处理结果表明在重建精度损失较小的情况下,显著提高了重建速度,验证了该方法的高效性和正确性.     

稀疏轨道条件下SAR几何校正轨道拟合策略

针对SAR影像头文件中提供的轨道矢量分布较为稀疏时,使用低阶多项式拟合轨道参数会存在较大误差,从而导致基于距离-多普勒模型的星载SAR影像几何校正精度较差的问题,提出了一种稀疏轨道条件下实用的轨道拟合策略。通过对轨道拟合误差进行分析,综合考虑距离-多普勒模型的解算与现有几何校正资源,选择使用高阶插值方法生成卫星成像时刻处足够的加密点轨道状态矢量,再对局部的轨道进行二阶多项式拟合,利用拟合的轨道模型系数进行几何校正。利用实测GPS点数据进行了SAR几何校正精度验证,结果表明该策略能够明显改善ALOS2 PALSAR影像几何校正精度,证明了该方法的有效性和良好的适用性。     

稀疏轨道条件下SAR几何校正轨道拟合策略

针对SAR影像头文件中提供的轨道矢量分布较为稀疏时,使用低阶多项式拟合轨道参数会存在较大误差,从而导致基于距离-多普勒模型的星载SAR影像几何校正精度较差的问题,提出了一种稀疏轨道条件下实用的轨道拟合策略。通过对轨道拟合误差进行分析,综合考虑距离-多普勒模型的解算与现有几何校正资源,选择使用高阶插值方法生成卫星成像时刻处足够的加密点轨道状态矢量,再对局部的轨道进行二阶多项式拟合,利用拟合的轨道模型系数进行几何校正。利用实测GPS点数据进行了SAR几何校正精度验证,结果表明该策略能够明显改善ALOS2PALSAR影像几何校正精度,证明了该方法的有效性和良好的适用性。     

基于多尺度多方向的InSAR自适应相位滤波

在分析InSAR干涉相位图特点的基础上,提出了一种新的自适应相位滤波方法。该方法采用多尺度多方向的滤波窗口,可根据干涉条纹的方向和密度,自适应地选择窗口进行加权中值滤波处理。采用真实的ERS-1/2雷达数据生成的干涉图进行去噪对比试验与分析,表明所提出的方法降噪效果显著,且能较好地保持干涉图的边缘信息。     

GPS高程拟合在水利测量中的应用研究

常见高程系统包括大地高、正高及正常高系统,由于 GPS 测量的大地高在实际测量中的应用十分有限,须采用高程拟合技术,将大地高转换成为正常高,但转换过程中会出现高程异常,因此采用拟合方程对已知高程进行异常处理。高程拟合方法包括多项式与多面函数拟合法,在 GPS 拟合原理基础上,对二次多项式、 三次多项式、多面函数 3 种拟合方法的高程异常及拟合差值进行分析计算,并将拟合方法应用于地形起伏差异不同的 2 个测区,对 3 种拟合方法的精度评定进行比较分析。结果表明：三次多项式拟合方法的精度要优于二次多项式和多面函数的拟合精度,说明三次多项式拟合更适用于水利测绘工程,且通过三次多项式拟合方法可减少水利测量工作,提高测量精度和工作效率。     

基于迭代高斯模型的干涉DEM滤波算法

提出了一种基于迭代高斯模型的干涉DEM滤波算法。该算法首先对含有噪声的干涉SAR高程数据进行噪声检测,对不符合高斯模型分布的数据,标记为噪声点,建立噪声标记矩阵;然后对标记为噪声的点,依据其邻域窗口内数据的统计特性,采用曲面拟合算法估计得出噪声点处的真实高程值。通过实际DEM的实验结果表明:该算法在有效消除噪声点的同时,可以较好地保持地面的高程值;与传统的低通滤波、中值滤波、Sigma滤波的实验结果相比,该算法的滤波结果较为理想。〖JP〗     

基于SRTM的飞行模拟器三维地形生成技术

针对波音737-300全任务飞行模拟器中的地形无法满足国内拥有复杂地形特点机场的训练需求,提出了应用SRTM数字高程数据构建真实地形的方法,并针对sRTM数字高程数据中存在的数据空洞及大数据量的特点,分别提出了基于数据融合的克里金插值算法和基于改进四叉树的1OD地形简化方法,从而在提高原始SRTM数字高程数据精度的同时,也保证以此数据所构建出的地形能够满足飞行模拟器视景系统对实时性的要求。实验结果表明,利用该方法所构建出的地形能够真实地展现机场周边的复杂地形特征,同时,其渲染帧速率也证明了该地形能够满足系统对实时性的要求。     

全天候全天时三维航天遥感技术--介绍航天飞机雷达地形测图计划

20 0 0年 2月 2 2日 ,装载于“奋进号”航天飞机的干涉成像雷达经过近 1 0天的全球性作业 ,获取地球表面从北纬 60°至南纬 56°间陆地地表 80 %面积的三维雷达数据。这是人类历史上第一个在太空对地球进行三维成像的雷达系统 ,标志着空间遥感技术进入从二维信息获取到三维信息获取的新阶段 ,至此 ,航天飞机雷达测图计划 ( SRTM)也完成了她的数据获取工作。1　 SRTM雷达系统SRTM是世界第一个为获取全球三维地形信息而研制的单轨航天成像雷达系统。它采用干涉合成孔径雷达技术 ,由装载在航天飞机上的雷达天线和位于从航天飞机上伸出的 6…