粗／精轨道数据对卫星InSAR DEM精度影响的对比分析

本文在介绍InSAR系统中卫星轨道状态矢量内插方法的基础上，从理论和实际两方面分析了轨道数据误差对参考椭球面相位、地形干涉相位和数字高程模型（DEM）精度的影响。以上海局部地区作为实验场，采用ERS-1／2卫星SAR影像数据，分别使用欧洲空间局粗略轨道数据和荷兰Delft大学空间研究中心精密轨道数据进行了干涉处理，生成了两种情况下的DEM，并对相关精度进行了对比与分析。研究结果表明，使用精轨数据建立的DEM的精度明显高于基于粗轨数据建立的DEM的精度。     

ENVISAT/ASAR多角度干涉雷达数据山区DEM生成及精度分析

在地形起伏较大的山区用干涉SAR生成DEM时,合适的入射角是获取高精度DEM的重要参数之一.本文基于ENVISAT/ASAR多角度干涉雷达数据,SRTM 90米分辨率的DEM以及1:5万的数字化DEM数据,从定性和定量的角度比较和分析了干涉SAR在获取山区DEM时,入射角对DEM精度的具体影响.结果表明:对于ASAR的多入射角干涉雷达数据,在不同入射角条件下由于雷达叠掩和透视收缩的影响,获取的DEM精度差别很大,入射角带来的影响相当显著,比如IS2和IS4角度得到的DEM的精度差超过了6米.因此,在山区干涉SAR地形成图时,必须对入射角的大小进行严格的选择.     

利用升降轨道SAR数据获取DEM的试验研究

首先介绍了利用InSAR技术提取DEM的原理及方法,其次对利用ENVISAT卫星的升轨SAR数据和降轨SAR数据获取DEM,然后对其融合,并将融合前后的DEM与SRTM3 DEM进行比较,分析其精度。结果表明,与单独利用升轨SAR数据或降轨SAR数据获取的DEM相比,融合后的DEM能更好地显示地形起伏特征,高程精度得到明显提升,且羽化融合后的DEM精度最高,其与参考DEM─SRTM3 DEM高程差异标准差为±7.25,高程差异绝对值小于15 m的地区占95.48%。     

使用SAR影像生成DEM的精度分析

雷达干涉测量(InSAR)和雷达立体测量(Radargrammetry)是使用SAR影像生成DEM的两种主动遥感新技术,前者利用反射雷达波的相位信息,而后者利用其灰度信息。本文利用ERS-1/2卫星对香港地区成像获取的SAR影像分别构成干涉像对和立体像对生成了DEM,并以外部DEM为参考,利用对比和统计方法分析了两种测量方法的精度情况和技术优势。     

利用ERS-1/2重轨干涉SAR数据提取DEM及其精度分析

介绍了重轨干涉SAR数据的图像配准、干涉图生成、基线估计及DEM生成的原理，利用1996年获取的西茂玛尼地区的ERS－1／2串行干涉SAR数据提取了DEM。并选控制点计算了所获得的DEM的误差。最后对影响DEM精度的各种因素进行了分析。     

多源星载SAR地形干涉测量精度分析

星载InSAR技术具有高效率、高精度获取全球DEM数据及其他增值产品的优势，是地形测绘领域的研究热点。本文综合利用国内外多源星载SAR影像数据，开展地形干涉测量试验及精度对比分析，旨在为全球测绘提供技术参考。现有的X/C/L波段卫星SAR系统，如COSMO-SkyMed、GF-3、ALOS-2获取的干涉数据集，在青海典型复杂地形实验区均成功获取了DEM数据产品。分析结果表明，在3种典型数据源中，基于COSMO-SkyMed干涉测量DEM的精度与细节质量相对较高，GF-3干涉结果次之，ALOS-2数据也实现了较好的地形测图精度。相关结果从侧面论证了国产GF-3数据具备在空间基线合适的条件下获得高精度DEM数据产品的潜力。     

散射模型的多时相极化SAR斑点噪声滤波算法

本文提出了一种基于散射模型的多时相极化SAR数据斑点噪声滤波算法,该方法是利用多时相极化SAR数据,在保持像元主散射特性基础上实现斑点噪声抑制。其基本原理是对多时相极化SAR数据的主辅影像进行分类,并通过统计主辅影像中待滤波像元邻域窗口内类别分布情况自适应地选取参与滤波的像素进行滤波。实测数据的实验结果表明,该方法既能够有效地抑制斑点噪声,又能够良好地保持地物散射特性和边缘纹理特征。     

利用参数独立分解的星载SAR干涉测量检校方法

在星载干涉合成孔径雷达中，干涉参数的准确性对高程精度起着至关重要的作用。传统干涉测量检校方法往往将影响量级不同的干涉参数组合在一起解算，无法精确获得每项干涉参数的修正量。针对此问题，本文提出一种利用参数独立分解的干涉测量检校方法。首先，根据三维重建模型，确定与干涉SAR测高有关的参数；随后，在确保几何参数精度的前提下，对干涉参数的敏感度进行定量分析；最后，采用独立检校算法解算每一项干涉参数误差，完成干涉测量检校模型的建立。本文选择陕西渭南区域4对TerraSAR-X/TanDEM-X数据进行了试验分析。结果表明，对于该试验数据，采用本文提出的参数独立分解方法，干涉测量检校后干涉结果的高程精度优于2.54 m，平原地区获取DEM的绝对高程精度优于1.21 m，山地地区获取DEM的绝对高程精度优于3.11 m，验证了本文方法的有效性和正确性，为我国平原及山区1：25 000比例尺的干涉SAR地形图测绘提供了技术基础。     

基于配准偏移量的InSAR基线估计

根据SAR干涉测量原理,以配准偏移量为观测值,采用非线性最小二乘迭代法对干涉对的基线进行估计,并以ENVISAT卫星在西藏地区获取的两景SAR数据为例,对此基线估计算法进行实验验证。结果表明,该算法能有效地估计基线,减小轨道不精确带来的误差,在一定程度上提高InSAR生成DEM的精度。     

雷达卫星自动成图的精密干涉测量关键技术

本文介绍用于未来自动成图的数字摄影测量智能化新方法之一：精密干涉测量新方法。它采用合成孔径雷达干涉（interferometric SAR,InSAR）技术获取极高精度的地形信息,现已成为最有效的全球测图手段之一。本文提出了面向全球测图的精密干涉测量系统技术,其中包含测量检校技术、数据处理技术及数据后处理技术。首先,需采用定标设备对几何及干涉参数进行测量检校,主要包括方位向时间延迟、距离向时间延迟、大气延迟及基线误差等。其次,需采用检校参数进行干涉数据处理,获取高精度DEM数据,干涉数据处理的关键技术包括相位初值确定方法等。最后,采用区域网平差、长短基线组合及升降轨融合等后处理技术完成全球DEM数据的生产和精度的逐步提升。本文采用6景覆盖陕西地区的TanDEM-X数据进行了数据处理及后处理试验,并获取了山地区域高程精度为5.07 m,低相干面积为0.8 km²的DEM数据,这为我国1∶50 000乃至1∶25 000比例尺全球测图提供了技术参考。     

插值条件下格网DEM坡度计算模型的噪声误差分析

针对目前DEM（Digital Elevation Model, DEM）数字地形分析的精度评价多数不考虑DEM误差的空间自相关性或仅仅采用经验的自相关性模型问题,本文从DEM插值入手,从理论上推导了插值条件下格网DEM邻域窗口内坡度噪声误差的空间自相关性模型以及坡度精度模型,并选取典型的插值方法和坡度差分算法,从实验角度分析了在顾及和不顾及空间自相关性两种情况下的格网DEM坡度计算模型的噪声精度,实验结果表明：坡度精度受DEM噪声误差的空间自相关性影响较大,并与DEM插值方法和坡度计算模型中的差分算法有关。     

海岛礁卫星影像无地面控制点定位方法

针对海岛礁卫星影像的定位问题，提出一种利用航天飞机雷达地形测绘任务（shuttle radar topography mission，SRTM）DEM辅助的无地面控制点定位方法。该方法分为概略定位和精定位两个阶段，各阶段均包括DEM提取和DEM匹配等主要步骤，可分别对影像中的相对误差和绝对误差进行补偿。SRTM DEM被充分应用到方法各环节中，以发挥其高精度的特性:提取DEM时既用于剔除海域点，也用于确定求解陆域点高程时的高程搜索范围，从而避免海域影像的不利影响，同时保证计算效率；DEM匹配时其作为基准数据。利用多景天绘一号卫星海岛礁地区的立体影像进行验证。实验结果表明，所提出的方法对具有不同陆域比例、不同生产方式的天绘一号海岛礁影像均能得到较稳定且较高的定位精度，平面和高程精度分别优于6.2 m、5.2 m，能较好地满足1:50 000比例尺地形图的精度要求。定位精度基本不受待匹配DEM分辨率的影响，计算效率取决于陆域比例和待匹配DEM的分辨率。     

DEM约束的卫星影像定位法

作为"云控制"摄影测量理论和方法的发展,研究了DEM约束的立体卫星影像区域网平差方法。与DEM仅作为高程控制信息使用,或者是通过DEM表面匹配实现绝对定向的间接定位方法不同,DEM作为平高控制信息被直接引入至基于RFM模型的卫星影像区域网平差之中。本文方法将连接点地面高程与DEM格网内插高程之差作为虚拟观测值构建约束方程,不仅利用了DEM高程信息,并且利用了其地形曲面包含的平面信息,以"云控制"方式在区域网平差过程中有效消除卫星影像RPC参数中包含的整体偏移及区域网内部的扭曲变形,实现了无地面控制点条件下卫星影像平面及高程绝对定位精度的大幅提升。使用覆盖山东全境的330景天绘一号立体卫星影像进行试验,分别以AW3D30、ASTER GDEM和SRTM GL3共3种开源DEM作为控制信息,并使用100个外业实测控制点进行精度评测。试验表明,以DEM作为控制可显著提高区域网平差的平面与高程精度,卫星影像绝对定位精度与DEM自身精度有关。当使用AW3D30作为控制时,可以取得与使用100个外业控制点平差同等精度,平面中误差为5.0 m(约1像素),高程中误差为2.9 m。试验结果证明了DEM替代外业控制点作为平差控制信息的有效性与可行性。     

基于光照模型的遥感图像与DEM配准方法研究

针对遥感图像与DEM数据之间难以找到精确同名地物点而造成的配准精度较低问题,提出了一种基于光照模型的图像配准方法.该方法首先计算DEM数据中每一个像元的方位和坡度,并结合遥感图像成像时的太阳高度角和方位角,计算图像与DEM的地形光照模型,最后通过光照模型来辅助控制点的选取,从而实现图像精确配准.实验结果表明,该方法稳定...     

不同软件在ASTER数据中提取DEM的精度对比

利用3个不同的软件对四川省龙门山中段ASTER 15 m分辨率的立体像对进行了DEM提取,并对其精度进行了初步评价。分别使用立体测量法和干涉测量法提取DEM,并通过检验点法和剖面线法对比分析。结果表明,利用ERDAS的干涉测量法提取出的DEM效果较好,高程精度可达30 m,对后续数据深挖掘和高层次地形分析具有应用价值。     

基于TM和SRTM正射校正CBERS精度分析

利用中巴资源卫星(CBERS)遥感影像,建立自主版权的基准遥感影像数据库.在建库之前,需要对CBERS影像进行正射校正,拟采用国外公开的正射TM影像作为控制点选取影像,采用国外公开的SRTM作为DEM数据源.利用以上数据,对丘陵和平原的CBERS影像进行正射校正试验.为验证试验结果的可靠性,利用西安80坐标系转换到WGS-84坐标系下的地形图来检验正射校正精度.试验结果证明其正射校正的精度在1.5个像元以内.     

Accuracy Assessment of Digital Elevation Model Generated by SAR Stereoscopic Technique Using COSMO-Skymed Data

Radargrammetry technique using the stereoscopic synthetic aperture radar (SAR) images is used for the generation of a digital elevation model (DEM) of a region requires only the amplitude images. SAR stereoscopic technique is analogous to the stereo-photogrammetric technique where the optical stereoscopic images are used for DEM generation. While the advantages of the SAR images are their indifference to atmospheric transparency and solar illumination conditions, the side-looking geometry of the SAR increases the complexity in the SAR stereo analysis. The availability of high spatial and temporal resolution SAR data in recent years has facilitated generation of high-resolution DEM with greater vertical accuracy using radargrammetric technique. In the present study, attempt has been made to generate the DEM of Dehra Dun region, India, from the COSMO-Skymed X-band SAR data-pair acquired at 8 days interval through the radargrammetry technique. Here, radargrammetric orientation approach has been adopted to generate the DEM and various issues and processing steps with the radargrammetry technique have been discussed. The DEM was validated with ground measured elevation values using a differential global positioning system and the root-mean-square error of the DEM was found as 7.3 m. The DEM was compared with the reference DEM of the study area generated from the Cartosat-1 stereo data with a model accuracy of 4 m.     

InSAR DEM精度与地形特征的关系分析

为研究InSARDEM与地形特征的关系,本文以从不同空间位置获取的两幅SAR影像作为实验数据,将InSARDEM与USGSDEM进行比较,分析了InSARDEM的精度,并研究其与坡度、坡向之间的关系。结果表明,本次实验InSARDEM与USGSDEM高程差异中误差为+19.11m,其精度与地形特征强烈相关,随着坡度的增加,InSARDEM精度降低,且前坡处高程精度高于后坡。     

利用TanDEM-X影像和ICESat-2高程数据获取南极高精度数字高程模型

高精度DEM是南极科学研究的基础地理信息数据之一。德国空间局发布的TanDEM-X双站干涉影像对不仅分辨率高、覆盖范围大,而且具有零时间基线,不受时间去相关、大气变化及地面目标形变的影响。本文基于TanDEM-X双站干涉影像对和迭代差分InSAR技术获取南极高分辨率DEM;然后利用南极ICESat-2高程数据和最小二乘平差方法改正DEM产品的系统性偏移误差,提高DEM产品的绝对精度。真实数据试验结果表明,本文方法可获取分辨率优于5 m、绝对精度优于2 m的南极DEM。     

WorldView-2影像双介质摄影测量的浅海地形测绘试验

主要研究利用高分辨率WorldView-2卫星影像和双介质立体摄影测量方法进行浅海地形测绘的可行性,同时解决双介质立体摄影测量精定位算法(即折射改正算法)适用性差的问题。首先依据通用的双介质物像几何关系,提出了一种普适的双介质立体摄影测量折射改正算法;然后以海南省三沙市甘泉岛、珊瑚岛周围浅海区域为试验场,利用两个地区的WorldView-2立体影像,运用双介质立体摄影测量方法进行了浅海地形测绘试验。试验成功提取到了两个地区浅海海底的数字高程模型(DEM)。其中,甘泉岛地区的浅海DEM精度达到2.08 m(剔除其中的高程异常点后的结果)。研究表明:提出的折射改正算法,无论"空中同名光线延长线是否相交"都是适用的,且能改善浅海地形测绘精度。在水体清澈、无海浪情况下,利用相应的WorldView-2立体影像和双介质立体摄影测量方法进行浅海地形测绘是可行的。