利用机载InSAR生产1∶50000 DEM的试验分析

介绍了机载雷达影像的成像特点以及干涉雷达生产DEM的方法,对由于自然环境困难、气候条件恶劣而造成的光学影像难以实现的区域采用雷达干涉测量技术获取地表高程信息的方法进行了试验生产,并检测了利用机载雷达影像干涉测量方法生产DEM的精度情况,最后分析了此方法的效率和适用性等问题.     

大气折射对InSAR影响的定量分析

星载SAR重复轨道干涉利用不同时间观测的SAR影像数据形成干涉图，干涉相位中包含有成像几何、大气、地形以及地面形变等信息。为此，分析了干涉图中大气参数(气压、温度与相对湿度)对干涉相位的影响，计算了参数变化对干涉相位、高程与形变误差的影响量，并以图形方式描述了分析结果。     

差分雷达干涉测量原理及其在形变测量中的应用

介绍了差分雷达干涉测量的原理，说明了差分雷达干涉测量的几何条件，分析了雷达卫星的基线条件、图像的相关性和相位一致问题。介绍了利用这项技术在波恩地区进行的验证实验和兰德斯地震研究的结果。建议尽快开展对差分雷达干涉测量技术的研究。     

合成孔径雷达干涉测量原理与应用

合成孔径雷达（SAR）是一种微波相干成像方法，应用不同波段的雷达信号可以对地球表面不同的散射特性成像。合成孔径雷达干涉（InSAR）是将两个不同轨道位置或不同时间获得的复数SAR数据进行相位差分处理，从这些差分干涉数据中可以提取特别有用的信息，用于绘制地形图，测量诸如地震、火山、冰川运动等造成的地形变，研究植被覆盖特性、洋流等。介绍了InSAR的基本原理与应用，并对影响干涉结果的一些重要因素进行了分析。     

编队卫星InSAR系统的相位同步分析

编队卫星InSAR系统属多基雷达系统,依靠编队卫星构型形成干涉所需的基线。一发多收工作模式下的编队卫星InSAR高程测量系统,协同工作的雷达间必须建立时间同步、相位同步和空间同步,其同步精度将影响InSAR系统的功能与性能。三大同步中,相位同步误差直接影响SAR复影像的相位误差,从而影响系统的高程测量精度。本文根据编队卫星条件下SAR成像的要求,对相位同步的要求进行了分析,并给出了由于相位不同步所引起的相位误差对InSAR高程测量精度影响。分析结果表明,编队卫星InSAR系统对于相位同步的要求包含两个方面:一是为保证被动雷达能够对回波实现相参成像,在整个合成孔径时间内,主动和被动两个雷达在载波相位上必须保持确定和可知的关系,且其差值随系统距离向分辨率的不同必须限定在一定范围内;二是在整个干涉数据的录取时间里,主动和被动两个雷达载波相位同步误差不能超过高程测量的精度要求所允许的误差。     

用INSAR作地面沉降监测的试验研究

介绍了合成孔径雷达干涉测量进行天津市地区地面沉降监测的试验。对于试验区域，原始资料选取的原则，剪裁出的试验区域的影像进行InSAR处理都作了简要的说明，最后将利用D－InSAR得到的天津市区的地面沉降监测结果与水准测量的监测结果进行了对比，并据此得到一些初步认识。     

多基线差分雷达干涉测量的大型人工线状地物形变监测

大型人工线状地物是人类改造自然的产物,同人类生活息息相关。本文从大型人工线状地物定义出发,阐述了其形变现象、成因及衍生灾害;并利用多基线差分雷达干涉测量技术(DifferentialSyntheticApertureRadarInterferometry,DInSAR)实施大型人工线状地物形变监测。通过多数据源实验(ENVISATASAR,广州;PALSAR,香港大屿山;TerraSAR-X,深圳),分析了当前高级DInSAR方法,包括永久散射体和相干目标法在监测大型人工线状地物形变上的能力。实验结果表明,采用了不同的影像干涉对组合策略,永久散射体法适合大数据量SAR影像处理,而相干目标法适合小数据量SAR影像分析。微波穿透性和垂直临界基线随波长增加而增加。因此,在波段选择上,低相干区宜选用长波SAR数据(比如ALOSPALSAR)以获取稳健反演结果;而高相干区宜选用短波TerraSAR-X或者ENVISATASAR数据,以获取高精度地表形变场。结合线状地物几何和物理特性,分别从先验基础GIS/GPS数据、SAR数据源选择、PS点提取和模型改进四方面进行分析和探讨,认为面向线状地物形变监测多基线DInSAR模型的研发是亟待解决的问题。     

基于多尺度相关性分析的InSAR对流层延迟误差改正算法

针对合成孔径雷达干涉技术中对流层延迟误差会影响DEM精度的问题,提出采用小波多尺度相关性分析方法来减弱与高程相关的对流层延迟误差的影响,来提高合成孔径雷达干涉DEM的估计精度。该方法基于小波多分辨率分析理论,根据差分干涉相位不同组成的频率特性,利用小波分解重构均方根误差变化率确定分解层数,降低地形残差相位、噪声相位等对大气延迟误差相位估计的干扰,提取对流层延迟误差相位所在频带;然后结合对流层延迟误差相位和雷达坐标系下的DEM在不同尺度上的相关性定权并进行降权处理,重构解缠差分干涉图,改正差分干涉相位中与高程相关的对流层延迟的影响。采用本文方法对覆盖河南义马地区的2景ENVISAT ASAR数据进行处理,得到对流层延迟误差改正后的差分干涉图,估计的与高程相关的对流层延迟相位,与地形变化情况吻合。将对流层延迟误差改正后的干涉图用于DEM高程估计,结果显示本文方法重建的DEM与Aster GDEM的标准差由30.7 m提高到26.37 m,提高了InSAR DEM估计精度。     

基于无人机倾斜摄影技术的三维地形辅助测量方法研究

针对现有三维地形辅助测量结果的平面坐标中误差、高程坐标中误差、高度中误差、长度中误差大,导致测量精度低的问题,引入无人机倾斜摄影技术,开展对三维地形辅助测量方法的设计研究。基于无人机倾斜摄影技术,结合测区大小及测量准确性需要,布设外业像控点,多角度获取测区影像数据,最后完成多视影像密集匹配。通过对比实验证明,该方法各项中误差明显降低,测量精度较高。     

用于三角高程测量的一种新方法

一、前言 在工程测量中经常会遇到高程测量，传统的高程测量方法是水准测量和三角高程测量。这2种方法各有特色，但都存在着不足。水准测量是一种直接测高法，测定高差的精度是较高的，但水准测量受地形起伏的限制，外业工作量大，施测速度较慢。三角高程测量是一种间接测高法，它不受地形起伏的限制，且施测速度较快。三角高程测量在大比例尺地形图测绘、线型32程、管网工程等工程测量中广泛应用，但精度较低。     

DEM FROM SAR:PRINCIPLE AND APPLICATION

1　IntroductionWiththetechnologicalimprovementsofradarimagerysystems,thescientificcommunitieshavebetteropportunitiestostudyapplicationsinvariousremotesensingfieldssuchasoceanography ,geolo gy ,atmosphere ,cartography ,environmentsurveil lance .Theseresearchstudieshaveacommonobjec tive:toknowmoreabouttheearth’senvironmentandtheinaccessiblecelestialobjectsmoreprecisely .Cartographicinformationisimportantformanyfields:theterritorydevelopmentanddefense ,theforestforecasts,theminingresources,etc.F…     

面向城市DEM构建的地形要素分类及表达

地形要素是对地形在地表的空间分布特征具有控制作用的点、线或面状要素,其合理划分可为城市地形建模提供数据基础。本文在解析城市地形特征和分析现有地形图分类在城市DEM建模中不足的基础上,基于面向对象思想,以城市地形被城市道路网分割为基本原则,构建了城市地形要素分类及表达方法,并以南京市某区1:500地形图为实验数据,进行了相关验证实验与分析。实验结果表明,本文提出的地形要素分类和表达方法能够整体控制并有效表达集几何和语义信息为一体的复杂城市地形,在全局和局部地形上均有较好的建模效果。本文提出的城市地形要素分类及表达方法不但可为地形要素的分析和应用提供基础,也可为城市地形构建模拟、建设规划和分析决策等提供技术支撑。     

DEM起伏纹理的视觉认知内涵与多变量消隐方法

地形是在内外营力的共同作用之下综合形成的,不同类型的地形具有不同的起伏形态特征,从全局或宏观的观测视角,可以视觉感知到这种地形起伏及其特征规律。纹理是众多物体表面呈现的有规律的线条组合,DEM作为地形的数据表达,不同地形类型区域的起伏形态具有纹理的显著表征。目前,对于DEM纹理研究主要是从DEM影像认知的角度出发,利用图像纹理的计算方法进行地形纹理对象描述和指标的提取,并基于获取的纹理对象进行区域地形特征分析和地貌类型的分类,在视觉上的反映存在不足。DEM起伏纹理作为一种基于某种观测视角和尺度的地形要素组合对象,首先需要对其进行系统的视觉认知,明确基于视觉认知的DEM起伏纹理构成要素和不同视觉变量控制的纹理要素组合结构,通过实现DEM起伏纹理的多维可视化建模,达到DEM数字地形建模的抽象与简化。基于此,本文以DEM地形起伏纹理为研究对象,对DEM起伏纹理进行视觉认知,明确DEM起伏纹理的涵义并建立提取方法,使用建立的方法实现了DEM起伏纹理的提取,取得了较好的提取效果。从视觉感知的机制出发,确定了决定视觉感知结果的视觉变量组合。确定了包含景深、长度和邻域等用于视觉综合的参数,设计建立了多变量的DEM起伏纹理消隐方法。最后设置视觉变量并使用该方法实现了DEM起伏纹理的消隐,消隐后DEM起伏纹理的数量分别降低了45.2%和53.2%,视觉上也取得了较理想的结果,具有一定的应用价值。     

A DEM fusion method for ascending and descending orbit StereoSAR DEMs in complicated mountain areas considering SAR echo intensity

To extract the high-quality DEM in complicated mountain areas,a DEM fusion method for ascending and descending orbit StereoSAR DEMs considering Synthetic Aperture Radar(SAR)echo intensity is proposed.After the analysis for the influence of terrain features and SAR side-looking imaging characteristics on radar echo intensity and DEM accuracy,four Terras AR-X images with the stripmap mode and the 3 m spatial resolution covering a certain area of Maoxian County,Sichuan Province,China,was selected as the experimental area.StereoSAR technology was used to extract the ascending orbit StereoSAR DEM and the descending orbit StereoSAR DEM,respectively,and the corresponding radar echo intensity map was calculated.Then,while comparing the radar echo intensity corresponding to the same point position,DEM fusion was carried out,and the accuracy of DEM before and after the fusion was analyzed with the ground points measured by GNSS-RTK as reference data.Finally,a high-quality DEM with a 3 m spatial resolution in the experimental area was obtained.The DEM accuracy was improved on all slopes,and the mean absolute deviation(MAD)improved to 4.798 m,the standard deviation(SD)improved to 6.087 m and the LE90 improved to 40.48 m.The experimental results indicate that the fusion method of highresolution ascending and descending orbit StereoSAR DEMs considering SAR echo intensity can effectively extract DEM with high accuracy and reliability,which can provide technical support for obtaining highquality terrain information in similar areas.     

多模型协同下的城郊地区DEM构建方法研究

人类活动对地表的改造使其呈现形态多样化、不连续等特征,此时传统的DEM构建方法难以满足这些区域DEM精度要求。为此,本文提出了一种多模型协同构建DEM的思路,首先按照形态特征和语义信息对地形进行分类,然后对不同类型的地形区域,选择、设计适宜的方法分别进行DEM构建,最后将不同区域构建DEM结果融合拼接形成区域完整的DEM结果。本文选择江苏省南京市城市郊区某区域为实验区,以1:500比例尺地形图为基本数据源进行DEM构建实验。实验结果表明,与传统经典DEM构建方法相比,本文提出的多模型协同的DEM构建方法能够有效表达实验区域不同的地形特征,特别是对于人工改造的地形(如道路、边坡等区域),本文方法构建的DEM其形态精度优势显著;同时,基于验证点法的高程精度分析结果表明,本文方法构建DEM的高程精度亦优于传统DEM构建方法,特别是对于一些形态规则而高程信息相对稀少的区域,以边坡区域为例,经典DEM构建法平均误差均超过5 m,而本文构建结果平均误差为0.26 m,精度优势非常明显。研究表明本文提出的多模型协同的DEM构建方法适用于人类活动改造或显著影响的区域的DEM构建。     

球坐标系下基于全球DEM数据的重力远二区高精度地改算法

提出使用全球高分辨率DEM数据计算重力远二区地形改正的方法。通过不同算例的对比分析,证明了该方法的可行性和有效性。结果表明,当环数大于4 000时,其计算精度可达到μGal级。同时,当前全球高分辨率DEM也适用于μGal级的远二区地改计算。     

DEM地形描述误差(Et)计算模型研究

论文依据DEM地形描述误差（简称Et）的产生机理,在分析现有Et计算模型的基础上,研究建立了顾及DEM格网布设位置的新型Et计算模型,同时以1:5万黄土丘陵地形为例,采用对比分析法揭示了DEM高程插值模型对Et计算结果准确性的影响。实验测试表明：（1）模型能有效地解算出Et的标准差、平均值、最大值、最小值等指标,准确展示出Et的空间分布特征,有助于实现DEM地形描述质量与应用不确定性的分区评价;（2）与双线性、三次卷积、局部二次多项式等常用DEM插值模型相比,以4×4 DEM格网单元为搜索圆的完全规则样条函数插值模型所重构的DEM地表形态,能更为理想地反映Et的量值大小和空间分布。     

Quantitative assessment of remotely sensed global surface models using various land classes produced from Landsat data in Istanbul

Digital elevation model(DEM) is the most popular product for three-dimensional(3D) digital representation of bare Earth surface and can be produced by many techniques with different characteristics and ground sampling distances(GSD). Space-borne optical and synthetic aperture radar(SAR) imaging are two of the most preferred and modern techniques for DEM generation. Using them, global DEMs that cover almost entire Earth are produced with low cost and time saving processing. In this study, we aimed to assess the Satellite pour l'observation de la Terre-5(SPOT-5), High Resolution Stereoscopic(HRS), the Advanced Space-borne Thermal Emission and Reflection Radiometer(ASTER), and the Shuttle Radar Topography Mission(SRTM) C-band global DEMs, produced with space-borne optical and SAR imaging. For the assessment, a reference DEM derived from 1∶1000 scaled digital photogrammetric maps was used. The study is performed in 100 km2 study area in Istanbul including various land classes such as open land, forest, built-up land, scrub and rough terrain obtained from Landsat data. The analyses were realized considering three vertical accuracy types as fundamental, supplemental, and consolidated, defined by national digital elevation program(NDEP) of USA. The results showed that, vertical accuracy of SRTM C-band DEM is better than optical models in all three accuracy types despite having the largest grid spacing. The result of SPOT-5 HRS DEM is very close by SRTM and superior in comparison with ASTER models.     

基于DEM的SAR影像几何定位参数校正方法

针对大范围无地面控制的SAR影像几何纠正,利用在一定时间和空间范围内SAR系统几何定位参数误差具有一定稳定性的特点,提出基于DEM的几何定位参数校正方法。该方法首先基于DEM进行影像模拟生成模拟SAR影像;然后在模拟SAR影像上提取特征点,针对特征点将模拟SAR影像和原始SAR影像进行匹配,得到特征点在原始SAR影像上的同名特征点,再结合DEM进行模拟影像间接定位获取特征点的地理坐标,以此作为几何定位参数校正的参考点;进而根据严密SAR几何构像模型构建几何定位参数校正模型,解算几何定位参数校正值;最后,利用几何参数校正值改正区域内其他SAR影像几何定位参数,提高区域内SAR影像几何定位精度。以高分三号影像进行试验,使用本文方法获取一景影像的几何定位参数校正值,对同一轨道内的和不同轨道的其他SAR影像进行参数校正,并对参数校正前后的几何定位精度进行评价。结果显示,同一轨道内的影像定位精度由66.0 m提高到9.7 m,不同轨道的影像定位精度由65.0 m提高到13.5 m,表明本文方法能够显著提高SAR影像几何定位精度。     

基于DEM的黄土高原地形纹理概念模型

黄土高原“千沟万壑”的地貌形态,在多尺度空间下表现出显著自相似性,具有“局部无规则,宏观有规律”的纹理特征。目前,黄土高原地形纹理的提取方法及应用已经得到初步发展,但依然缺乏在理论层面的框架体系。本文在已有学者研究成果的基础上,限定黄土高原为研究范围,明确提出黄土高原地形纹理的概念模型,即内涵、特征、分类及表达。将内涵进行扩展,除已有的宏观形态地形纹理外,提出黄土典型地貌单元（黄土塬、梁、峁等）特征组合形成的地形纹理,以及黄土坡面坡度特征形成的地形纹理;指出以数字高程模型为主的数据表达将更有利于地形纹理的量化,特别是基于DEM派生的坡面地形因子能够扩展地形纹理的特征空间,丰富地形纹理分析的数据源;明确地形纹理的基本特征,分别是区域差异性、成因复杂性和尺度依赖性;构建划分体系,以地形纹理的基元显著性、纹理成因以及可视化形态进行类别划分。本文以期构建面向黄土高原的地形纹理概念模型,推动纹理分析方法在黄土高原的应用和发展。