SAR系统不确定性可视化表达及其应用

SAR在成像过程中由于受到外界环境干扰和机载本身的不稳定等不确定因素的影响 ,直接影响 SAR图像的使用。因此 ,对这些不确定因素分析是十分重要的。目前 ,对于 SAR不确定性研究主要是基于统计方法 ,但这种方法不便于揭示 SAR不确定性产生的机理 ,以及不确定性可视化表达。本文首先从机理的角度讨论了 SAR成像系统误差传递函数 ,在确定了 SAR系统误差传递函数之后 ,着重讨论了在误差传递函数基础上利用虚拟现实技术和系统仿真技术进行 SAR成像系统不确定可视化研究 ,最后给出可视化表达的应用实例。     

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。     

Sentinel-1 TOPS影像干涉处理与形变监测

Sentinel-1A IW模式可获取250 km宽的SAR影像,且噪声小、重访周期短。然而Sentinel-1A的TOPS成像方式造成SAR影像方位向多普勒频率变化较大,干涉数据处理对影像配准要求极高。提出基于DEM和精密轨道的TOPS影像高精度配准和拼接方法,实现TOPS影像干涉变形监测的数据处理,并利用升降轨TOPS影像数据获取门源地震雷达视线向一致的同震变形,证实本文数据处理方法的正确性。     

SIFT与粗差剔除算法相结合的机载SAR影像匹配研究

SAR影像匹配是SAR数据处理的重要环节,但是,SAR影像匹配成功率、正确率及精度较低。通过SAR影像匹配,建立SAR匹配像对,对雷达立体观察和立体测量有重要的意义。在机载SAR影像匹配中,应用SIFT 算法,获得较稳定的特征,并结合2D单应变换的RANSAC算法剔除误匹配点对;选取三组不同类别的机载SAR影像数据,利用SIFT 和粗差剔除相结合的算法,通过VC++和OpenCV编程,提取出特征稳定且均匀分布的同名点对,完成机载SAR影像匹配实验。结果表明,对于含有人工建筑物的机载SAR影像,SIFT 算法可有效地提取大量稳定的匹配点对,其正确率高;对于含有自然植被的机载SAR影像,SIFT 算法可有效地提取较多稳定的匹配点对,其正确率较高;由于SIFT 算法实质上是基于局部灰度匹配的算法,对于纹理信息缺乏的机载SAR影像,只可提取少量稳定的匹配点对,其正确率相对前两者较低。总体而言,在机载SAR影像中SIFT 算法能够提取到稳定的匹配点对,并结合基于2D单应变换的RANSAC算法,可有效剔除误匹配点对,提高匹配正确率及精度。     

基于少量控制点的Radarsat-2影像快速几何纠正技术研究

Radarsat-2卫星依据其搭载的GPS接收机可实现3倍中误差小于60m的精确实时定轨。由此本文提出依据其影像元数据信息实现快速几何纠正的方法,该方法利用少量的几个控制点来消除Radarsat-2影像与待纠正参考系间的系统误差,从而实现Radarsat-2影像的快速几何纠正。本文并依据SAR斜距成像原理的纠正公式和实地采集的GPS数据,验证了元数据中所提供RPF模型的内部精度和外部符合精度。通过实验验证了本快速纠正技术可以获得中误差小于2个像素的平面几何纠正精度。     

多源SAR遥感影像海上溢油业务化监测系统研究

随着海上石油运输业和海洋石油工业的迅速发展,海上溢油事故频繁发生,造成了巨大的生态和经济上的损失,因此,实时监测溢油信息对灾害防控具有重要意义。本文基于多源SAR影像数据,开展了溢油遥感监测研究,构建了基于GIS的海洋溢油业务化监测系统。系统基于GDAL对原始数据进行解析,实现影像输入和几何校正等处理;在此基础上,封装多尺度图像分割算法和灰度对比度特征提取算法,对SAR影像数据进行分块、分割、溢油识别、合并及参数赋值等自动化处理,实现溢油信息提取的一键化处理;面向溢油监测应用需求,制作各类标准化产品,自动添加制图整饰要素、影像参数、溢油面积和溢油源等各类信息,并实时生成专题快报。     

地理数据的不确定性研究

目前地理数据不确定性是制约遥感(RS)与地理信息系统(GIS)发展的主要因素之一,直接影响地理数据分析的空间决策支持系统输出的可信度。如何识别、量化、跟踪、减少、可视化表达地理数据不确定性,已引起地理信息科学领域专家的广泛重视,成为3S领域新的研究热点。本文先阐述地理数据不确定性研究的重要性,然后分析地理数据不确定性产生的根源,最后提出开展地理数据不确定性研究的方法及地理数据不确定性的优先研究领域。     

一种改进的SAR影像斑点噪声抑制方法

合成孔径雷达(SAR)影像的应用越来越广泛,但斑点噪声很大程度上影响了SAR的应用。本文首先研究了常用斑点噪声滤波方法,在此基础上,将中值滤波与常用的Lee,Frost,Kuan滤波结合。实验结果表明,该方法在斑点噪声抑制及边缘保持上明显优于传统的滤波方法。     

差分InSAR处理及其应用分析

本文结合实例分析和介绍了影响In SAR处理结果的几个重要环节。如: 数据源及像对选择 ;影响In SAR处理的因素等。目前有4～5种雷达卫星数据可以用于In SAR的处理,ERS-1/2卫星数据效果最好; 差分In SAR处理的工作步骤中,亚像元精度的配准、相干性分析、全相位恢复等是其中的关键技术。In SAR的精度和噪声水平是In SAR能否实用的重要条件,噪声影响地物的相干性,噪声较大部位相干性消失,在整幅图像中噪声区域不大于30% ,将不影响整体的In SAR测量结果。     

地表组合粗糙度不确定性引起的SAR反演土壤水分的不确定性分析

地表粗糙度的不确定性是引起SAR土壤水分反演结果不确定性的主要因素,现有研究大多着重于研究单个粗糙度参数（主要是相关长度）的不确定性,直接研究地表组合粗糙度不确定性的较少。本文使用偏度、峰度和四分位距3个指标来量化不确定性,通过在组合粗糙度中加入不同量级高斯噪声进行随机扰动的方法,研究组合粗糙度不确定性在反演过程中的传递,并对反演土壤水分的不确定性进行定量分析。进一步研究反演土壤水分的均方根误差对组合粗糙度不同比例误差范围的响应特征,得到满足反演精度要求的组合粗糙度误差控制范围。样区的实验分析结果表明：组合粗糙度高斯噪声标准差在0-0.045之间时,峰度取值从-0.1984到1.2501,偏度取值从0.0191到0.6791,四分位距取值从0.0018到0.0167,3个量化指标都随组合粗糙度高斯噪声量级的增大而增大,土壤水分反演值有集中在众数附近的趋势,土壤水分低估倾向比高估倾向更明显;本文提出的组合粗糙度误差控制范围可满足反演精度要求,误差控制范围与入射角负相关。