合成孔径雷达影像几何处理方法对比实验研究

合成孔径雷达(SAR)由于其全天候、全天时的工作能力,成为近几年来摄影测量与遥感领域的研究热点。概述了合成孔径雷达影像的三种几何处理方法:多项式法、多项式正射纠正法及距离-多普勒方法,对以上三种方法的算法进行了描述;并基于C 程序进行了计算机实现。利用ERS-2数据和RADARSAT数据进行了实验,并对实验结果进行了比较,结果表明:多项式正射纠正方法和距离-多普勒方法纠图精度较高,且纠图精度相差不大;而多项式法在山区纠图精度相对较差。     

基于全极化SAR的浙江衢山岛DEM信息提取

数字高程模型(digital elevation model, DEM)是重要的地理信息,合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)是提取数字高程模型的有效手段之一。本文以浙江衢山岛部分地区为研究区,利用2013年11月27日的Radarsat-2四极化精细工作模式极化SAR数据计算了研究区方位向两相邻分辨单元之间的极化方位角偏移量,从极化方位角偏移量提取了方位向坡度信息,得到了研究区地形的高程数据,并利用实测数据对提取的DEM信息进行了精度检验。结果表明,在海岸带及近海岛礁区域,单景全极化雷达DEM测量是可行的,计算结果的平均相对误差为20%,造成误差的主要原因是海面杂波造成的起算面的改变以及植被的树枝叶层造成方位角的变化导致的高程计算偏差。     

一种基于参考DEM的InSAS去平地方法

提出一种基于参考DEM的In SAS去平地方法,该方法通过采用预先估计的低分辨DEM作为参考面代替平面地形进行平地效应去除,能够有效避免相位展开这一干涉信号处理中的难点,获得精确的高程估计结果。In SAS仿真数据和湖试数据的处理结果,表明了该方法的有效性。     

基于多源数据的三维城市建模方法

以天津新港三维城市建模为例,介绍了基于二维数据、DEM和3D模型等多源数据的三维城市建模的方法和关键技术。为有效利用现有数据资源快速、准确建立三维城市模型提供了一种经济、灵活、省时、高效的方法。     

基于改进反距离加权算法的海底DEM建模方法

为了实现海底地形三维可视化,首先需要对海量多波束离散水深数据进行DEM建模处理。其中,基于反距离加权网格化的内插法原理简单、效率较高,生成的DEM模型较为贴近海底实际底面,适用于海底地形数字建模。但本文在实际建模过程中发现传统反距离加权算法在理论上存在缺陷,因此本文引入圆形窗口和夹角权因子对插值算法进行进一步改进。实例表明,改进反距离加权算法可以有效提高海底DEM的建模效率与精度。     

一种用于短基线水声定位的改进模型

由于水下声速确定的不准确，用传统的短基线定位系统(SBL)来确定水下信标的位置通常是不准确的，主要原因是声速受环境的影响。本文给出了一个改进的SBL系统模型。这种模型用欧氏几何的原理来更有效、收敛更快地解算信标的位置函数，获得准确的水下信标的位置。最后用担负钻探任务的船只进行模拟验证SBL系统改进模型的有效性。     

利用Direct3D的地形三维快速重建方法

在视口数据检索之后，视口重建效率成为了影响地形数据三维重建和显示速度的主要因素，视口重建与可利用的开发平台资源密切相关。在剖析Direct3D硬件访问方式的基础上，提出了一套完整的DEM快速重建方法。实验结果表明在相同的条件下，基于Direct3D的视口重建具有明显的速度优势。     

OpenGL技术及地形三维可视化实现

数字高程模型是当今地理信息产业的主要产品之一,是地形环境仿真的基础。在系统介绍三维技术的发展现状、基于OpenGL的地形三维可视化实现的基础上,提出了以数字高程模型为数据基础的三维可视化的方法,探讨了其实现中的关键技术问题,并指出了基于OpenGL的地形三维可视化、地形仿真的前景和发展趋势。     

海底地形数据的格网DEM内插方法

提出了利用动态距离加权对海底地形数据进行格网DEM内插的方法，通过实验证明，该方法在真实表现海底地形特征的同时，节省了计算机的大量内存，提高了执行效率，可以容易地获取不同分辨率的DEM文件。     

基于水文分析法的海底峡谷特征要素自动提取方法研究及应用

海底峡谷是陆源沉积物向深海运移的主要通道,也是陆架/陆坡区重要的地貌单元。随着多波束测深技术的发展,如何快速而准确地从海量数据中识别并提取海底峡谷的特征要素,是一个亟待解决的重要热点问题。文中根据海底峡谷谷底下切、谷壁高而陡等地形特征,基于水文分析法和坡度分析等原理,通过ArcGIS中的数据建模工具建立了一种从数字高程模型(DEM)数据快速识别和提取海底峡谷特征要素的方法。以南海北部陆坡神狐峡谷区为例进行算例分析,结果表明,该方法在快速了解海底峡谷的发育位置和特征要素等方面是可行的,并可以获得峡谷头尾部水深、轴线长度、峡谷范围等特征信息。为获得该方法适用于研究区的最优参数组,文中讨论分析了峡谷形态、重分类阈值及数据分辨率等影响峡谷识别的因素。结果分析表明,峡谷形态会在一定程度上影响识别结果的准确性,但不影响对峡谷的总体了解;零值汇流累积量重分类阈值和DEM数据的空间分辨率是影响峡谷识别结果准确度的两个重要因素,在神狐峡谷群区,空间分辨率200 m且重分类阈值0.4时,海底峡谷识别和特征要素提取效果最佳。     

溢油SAR图像分类中的纹理特征选择

针对海洋SAR图像的特点,采用基于灰度共生矩阵的纹理分析方法,提出适用于海洋溢油SAR图像分类的纹理特征量。并讨论了纹理特征量的筛选和纹理窗口大小的确定等问题。最后采用人工神经网络方法验证了SAR图象分类效果。     

合成孔径雷达(SAR)图像的真实值定标与校验

随着合成孔径雷达（ＳＡＲ）的应用研究程度的深入，要求较为精确地掌握目标体的雷达后向散射特征，这样必须对ＳＡＲ图象进行真实值的定标与校验。本文基于基本散射理论对ＳＡＲ系统的增益进行分解，指出各个相关参数的获取方法，最后给出定标和数据处理流程图     

针对C波段组网SAR卫星的风场优化反演方法研究

地球物理模型函数是一种常被用于同极化合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)的风场反演方法.在使用该方法提取SAR数据的风速时,需要将风向作为输入信息,这导致反演风速的精度受风向精度的影响,且使SAR风场反演无法独立完成.为了解决这些问题,通过数值模拟获取仿真的组网SAR卫星数据,3颗S...     

极化SAR目标相对最优极化研究

目标相对最优极化就是选取一种极化状态,使得研究目标和背景地物的接收功率对比达到最大。通过讨论了目标相对最优极化问题,提出了改进的模型和解算方法,利用实际数据对其模型和方法进行了实验,验证了其有效性和正确性。     

合成孔径雷达探测浅海障碍物技术实例探析

阐述了合成孔径雷达(SAR)探测水下障碍物的发展历程,研究了SAR的成像机理,分析了水下障碍物的SAR成像数学物理模型,并依据该模型设计了水下障碍物的通用仿真计算流程。依据浅海SAR影像资料,针对典型的浅海水下障碍物SAR成像进行模拟仿真,并将仿真的结果与真实的影像进行比较分析,证实该仿真模型具有良好的模拟仿真效果,为浅海水下障碍物的探测提供了科学的依据。     

利用一种改进的算法对中国高分三号同极化SAR图像反演的有效波高的验证

Chinese Gaofen-3(GF-3) is the first civilian satellite to carry C-band(5.3 GHz) synthetic aperture radar(SAR).During the period of August 2016 to December 2017, 1 523 GF-3 SAR images acquired in quad-polarization(vertical-vertical(VV), horizontal-horizontal(HH), vertical-horizontal(VH), and horizontal-vertical(HV)) mode were recorded, mostly around China's seas. In our previous study, the root mean square error(RMSE) of significant wave height(SWH) was found to be around 0.58 m when compared with retrieval results from a few GF-3 SAR images in co-polarization(VV and HH) with moored measurements by using an empirical algorithm CSAR_WAVE. We collected a number of sub-scenes from these 1 523 images in the co-polarization channel,which were collocated with wind and SWH data from the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts(ECMWF) reanalysis field at a 0.125° grid. Through the collected dataset, an improved empirical wave retrieval algorithm for GF-3 SAR in co-polarization was tuned, herein denoted as CSAR_WAVE2. An additional 92 GF-3 SAR images were implemented in order to validate CSAR_WAVE2 against SWH from altimeter Jason-2, showing an about 0.52 m RMSE of SWH for co-polarization GF-3 SAR. Therefore, we conclude that the proposed empirical algorithm has a good performance for wave retrieval from GF-3 SAR images in co-polarization.     

复合雷达后向散射模型与合成孔径雷达、散射计和高度计海面雷达后向散射观测的比较分析

海洋微波散射模型相比于以经验统计建立的地球物理模式函数具有不受特定微波频率限制的优势。组合布拉格散射模型和几何光学模型形成了复合雷达后向散射模型。利用南海北部气象浮标2014年海面风速风向实测值作为散射模型输入,分别比较了复合雷达后向散射模型与RADARSAT-2卫星C波段SAR、HY-2A卫星Ku波段微波散射计的海面后向散射系数,偏差分别为(?0.22±1.88) dB (SAR)、(0.33±2.71) dB (散射计VV极化）和(?1.35±2.88) dB (散射计HH极化);以美国浮标数据中心(NDBC)浮标2011年10月1日至2014年9月30日共3年的海面风速、风向实测值作为散射模型输入,分别比较了复合雷达后向散射模型与Jason-2、HY-2A卫星Ku波段高度计海面后向散射系数,偏差分别为(1.01±1.15) dB和(1.12±1.29) dB。中等入射角和垂直入射下的卫星传感器后向散射系数观测值与复合雷达后向散射模型模拟值比较,具有不同的偏差,但具有相同的海面风速检验精度,均方根误差小于1.71 m/s。结果表明,复合雷达后向散射模型可模拟计算星载SAR、散射计和高度计观测条件下的海面雷达后向散射系数,且与CMOD5、NSCAT-2、高度计业务化海面风速反演的地球物理模式函数的计算结果具有一致性;复合雷达后向散射模型可用于微波遥感器的定标与检验、海面雷达后向散射的模拟。     

卫星SAR图像的海洋大气边界层特征参数的反演

针对中国南海ERS-2／SAR三维对流涡旋图像,分别利用Young的协方差方法和惯性子域方法,反演了对流海洋大气边界层高度、海洋大气边界层垂直对流尺度速度、表面浮力通量、Obukhov长度、稳定性校正后的海面风速和海面风速稳定性校正因子。结果表明,2种反演方法的结果符合较好,在一定程度上说明利用协方差方法和惯性子域方法从卫星SAR图像反演海洋大气边界层参数的有效性。     

使用参数化初猜测谱算法提取VV极化Sentinel-1 SAR图像的海浪要素并与ECMWF再分析数据以及浮标数据进行验证对比

The purpose is to study the accuracy of ocean wave parameters retrieved from C-band VV-polarization Sentinel-1Synthetic Aperture Radar(SAR) images, including both significant wave height(SWH) and mean wave period(MWP), which are both calculated from a SAR-derived wave spectrum. The wind direction from in situ buoys is used and then the wind speed is retrieved by using a new C-band geophysical model function(GMF) model,denoted as C-SARMOD. Continuously, an algorithm parameterized first-guess spectra method(PFSM) is employed to retrieve the SWH and the MWP by using the SAR-derived wind speed. Forty–five VV-polarization Sentinel-1 SAR images are collected, which cover the in situ buoys around US coastal waters. A total of 52 subscenes are selected from those images. The retrieval results are compared with the measurements from in situ buoys. The comparison performs good for a wind retrieval, showing a 1.6 m/s standard deviation(STD) of the wind speed, while a 0.54 m STD of the SWH and a 2.14 s STD of the MWP are exhibited with an acceptable error.Additional 50 images taken in China's seas were also implemented by using the algorithm PFSM, showing a 0.67 m STD of the SWH and a 2.21 s STD of the MWP compared with European Centre for Medium-range Weather Forecasts(ECMWF) reanalysis grids wave data. The results indicate that the algorithm PFSM works for the wave retrieval from VV-polarization Sentinel-1 SAR image through SAR-derived wind speed by using the new GMF C-SARMOD.