一种基于高分辨率雷达影像以及外部DEM辅助的复杂地形制图方法

为满足在坡度陡、高差大的复杂地形地区高精度DEM制图的需要,在传统的雷达干涉测量技术的基础上,通过引入外部DEM,建立外部DEM模拟相位和干涉解缠相位的对应关系,构建多维线性模型,进行线性回归分析,去除误差相位趋势;同时根据引入的外部DEM估计高程的误差范围,进行高程点的滤波,达到精化DEM的目的,形成最终的DEM产品。该方法已经应用于高分辨雷达影像（COSMO数据）在云南德钦地区DEM地形图的制作,通过GPS数据的验证,其精度达到了国家1∶50 000 DEM制图要求。     

基于有理多项式模型的星载高分InSAR影像制作数字高程模型的研究

合成孔径雷达干涉测量是一种利用SAR影像复数据的相位信息提取地面三维信息的技术,它通过获取地面目标在两幅SAR影像上的相位差值来解算该点的三维坐标。有理多项式（RPC,Rational Polynomial Coefficient）模型作为一种数学意义上的几何模型,它独立于传感器和平台,简单且具有通用性,可建立地面任意坐标与影像空间的关系。本文在RPC模型用于替代星载SAR的距离多普勒模型和星载InSAR的干涉相位方程基础上,研究 RPC模型应用于星载高分辨率InSAR影像制作DEM的可行性和精度。利用兰州COSMO-SkyMed数据和资源三号三线阵数据制作的DEM为参考数据进行实验验证,RPC模型用于InSAR技术生成的DEM,中误差为7.55米。     

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。     

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.     

困难地区InSAR技术和加权融合的DEM生成

合成孔径雷达干涉测量（InSAR）技术具有全天时全天候的特点,可以大范围、快速、高效地提取DEM。即使在常年被云雾覆盖、降雨频繁的热带雨林地区,InSAR技术也能正常生成DEM。本文利用InSAR生成了研究区的DEM,验证了该方法的可行性。由于研究区植被茂密且有大面积的水域沼泽,导致InSAR处理过程中存在低相干和部分失相干现象,极易造成基于InSAR技术生成的DEM存在错误和空洞。针对这一问题,提出了像素级的以相干依据作为加权函数的融合方法,将SRTM DEM和AW3D30 DEM作为外源数据与InSAR DEM进行融合,解决了基于InSAR技术生成DEM存在错误和空洞的问题,保证了DEM的完整性。     

Topographic correction of ALOS-PALSAR images using InSAR-derived DEM

Topographic corrections of synthetic aperture radar (SAR) images over hilly regions are vital for retrieval of correct backscatter values associated with natural targets. The coarse resolution external digital elevation models (DEM) available for topographic corrections of high resolution SAR images often result into degradation of spatial resolution or improper estimation of backscatter values in SAR images. Also, many a times the external DEMs do not spatially co-register well with the SAR data. The present study showcases the methodology and results of topographic correction of ALOS-PALSAR image using high resolution DEM generated from the same data. High resolution DEMs of Jaipur region, India were generated using multiple pair SAR images acquired from ALOS-PALSAR using interferometric (InSAR) techniques. The DEMs were validated using differential global positioning system measured elevation values as ground control points and were compared with photogrammetric DEM (advanced spaceborne thermal emission and reflection radiometer – ASTER) and SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) DEM. It was observed that ALOS-PALSAR images with optimum baseline parameters produced high resolution DEM with better height accuracy. Finally, the validated DEM was used for topographic correction of ALOS-PALSAR images of the same region and were found to produce better result as compared with ASTER and SRTM-DEM.     

InSAR生成DEM中WRF大气校正

利用星载重复轨道合成孔径雷达干涉测量InSAR技术获取数字高程模型(DEM),无法避免大气延迟效应的影响。InSAR大气校正的方法很多,但在DEM获取方面的大气校正研究却非常少见。本文研究星载重轨InSAR生产DEM时利用大气数值模式WRF(Weather Research and Forecasting model)得到的水汽结果进行大气校正的问题,重点讨论大气校正的策略,包括WRF模式设置和大气校正时机的选择,简要介绍了基于WRF运算结果的大气校正方法。利用Terra SAR-X数据进行实验,检验了所提出方法的有效性,证明了在干涉相位解缠前进行大气校正,比在相位解缠后进行的效果更好。将所提出方法应用于多基线、多波段InSAR干涉结果融合中,实验结果表明大气校正能够有效降低误差,对于相干性较高的地区效果更好。     

DEM建模方法的研究与实践

在分析移动曲面拟合与加权平均算法特点的基础上,提出以移动曲面拟合法为主、加权平均法为辅两者相结合的方法,使它们能够相互取长补短,从而解决大区域DEM建模中存在的问题。对接边处的误差可以进行误差改正并用样条函数对其重建使其光滑。结合5种地貌类型的1∶5万地形图数据进行试验,用中误差对试验结果进行评估和分析,得出该方法在丘陵地区的建模误差最小、效果较好,为今后大区域3维建模提供一种更为精确和合理的方法。     

Earth View InSAR软件提取DEM的应用

介绍EarthView InSAR软件的功能特点,并应用EarthViewInSAR软件对加拿大魁北克省谢弗维尔镇ERS-1影像数据进行处理,成功获取该地区的数字高程模型。     

基于Erdas软件对InSAR数据提取DEM的方法

重点介绍了InSAR数据处理的一般步骤、生成DEM的原理,以及其利用ERDAS软件系统提取DEM的过程。应用结果显示利用此软件能够快速有效地提取DEM数据,取得较高的工作效率。     

Urban DEM generation,analysis and enhancements using TanDEM-X

This paper analyzes the potential of the TanDEM-X mission for the generation of urban Digital Elevation Models (DEMs). The high resolution of the sensors and the absence of temporal decorrelation are exploited. The interferometric chain and the problems encountered for correct mapping of urban areas are analyzed first. The operational Integrated TanDEM-X Processor (ITP) algorithms are taken as reference. The ITP main product is called the raw DEM. Whereas the ITP coregistration stage is demonstrated to be robust enough, large improvements in the raw DEM such as fewer percentages of phase unwrapping errors, can be obtained by using adaptive fringe filters instead of the conventional ones in the interferogram generation stage. The shape of the raw DEM in the layover area is also shown and determined to be regular for buildings with vertical walls. Generally, in the presence of layover, the raw DEM exhibits a height ramp, resulting in a height underestimation for the affected structure. Examples provided confirm the theoretical background. The focus is centered on high resolution DEMs produced using spotlight acquisitions. In particular, a raw DEM over Berlin (Germany) with a 2.5 m raster is generated and validated. For this purpose, ITP is modified in its interferogram generation stage by adopting the Intensity Driven Adaptive Neighbourhood (IDAN) algorithm. The height Root Mean Square Error (RMSE) between the raw DEM and a reference is about 8 m for the two classes defining the urban DEM: structures and non-structures. The result can be further improved for the structure class using a DEM generated with Persistent Scatterer Interferometry. A DEM fusion is thus proposed and a drop of about 20% in the RMSE is reported.     

基于SRTM DEM的InSAR高分辨率山区地表高程重建算法

山体的叠掩和阴影现象造成的信号去相关,一直是InSAR重建山区地表高程的瓶颈之一.为此,提出了一种新的基于粗分辨率SRTM DEM(约90m分辨率)辅助InSAR数据重建山区地表高程的方法.利用SRTM DEM模拟的干涉相位,对ERS-1/2干涉相位做去地形相位处理,得到残余相位.通过对解缠后的残余相位计算方差提取叠掩和阴影区域的噪声,并用平均相位近似恢复噪声区域的相位,然后将其转换为高程,并用SRTM DEM作高程补偿处理,从而实现地表高程重建.最后,定量比较了该方法与传统InSAR技术生成的DEM精度.实验表明,这种方法能有效提高传统InSAR技术生成地表高程的精度,这对提高星载雷达数据的使用效率具有重要意义.     

利用星载InSAR技术获取DEM及误差来源分析

星载干涉合成孔径雷达(InSAR)技术是一种高效的数字高程模型(DEM)获取方法,对其展开探讨具有十分重要的意义。本文对InSAR高程测量原理进行简要概述,提出获取DEM的相关技术流程,并分析了利用星载InSAR技术获取DEM的误差来源。     

最佳DEM分辨率的确定及其验证分析

在玛尔挡地区格网DEM的数据上选择实验样区,以不同分辨率情况下DEM数据对地表模拟表达的逼近程度为研究对象,最优逼近时的栅格单元大小的临界值就是所求的最佳分辨率。在分析坡度中误差法和公式法等常见方法的基础上,借鉴坡度中误差的思想,选取区域地形粗糙度K、剖面线长度SL两个定量指标来综合分析确定该地区格网DEM的最佳分辨率。在ArcGIS平台上对方法进行了实验验证,得出分别以2m和8m作为玛尔挡地区1∶10 000和1∶50 000 DEM生产时是最佳分辨率的结论。研究表明这种解决办法不仅可以克服GIS空间分析中DEM分辨率确定的盲目性和随意性,而且能确保基于DEM的各种空间分析的精度,为相关研究提供重要的参考价值。     

格网DEM坡度计算模型的相似性研究

当DEM的精度和分辨率确定后,坡度坡向计算结果取决于计算模型。本文设计了逐栅格单元的相对差等级评价方法,并结合基于整体的频率图和XY散点图评价指标,定量揭示了坡度计算模型之间的异同。主要结论为:①坡度计算模型有离散和连续之分,连续型模型能给出更加符合实际的坡度坡向计算结果;②坡度计算结果与计算点数有关,点数越多,计算结果越稳定;③算法间的差异随DEM分辨率的增大而增大。最后本文给出了实际应用中的坡度计算模型。     

基于低精度DEM的InSAR相位解缠方法

针对干涉图条纹密集,残差点较多,相位解缠困难甚至出现错误的情况,提出了借助低精度DEM降低条纹率,提高相位解缠精度的办法。采用Envisat ASAR数据验证了提出方法的有效性。     

InSAR提取DEM的原理与实践

介绍合成孔径雷达干涉测量的原理和DEM获取流程。基于Linux操作系统,利用Gamma软件处理平台,对上海某地区ERS-1／2卫星影像数据进行处理,成功提取高精度的数字高程模型。     

多频率InSAR提取沼泽湿地DEM精度对比分析

选取3种波长的干涉SAR数据对提取沼泽湿地区域的DEM,并随机从1：10 000地形图中选取111个点数据进行精度验证,最后对比分析了沼泽湿地植被对于不同SAR波长的干涉相干性差异。结果表明：L-band ALOS-1 PALSAR精细模式的HH单视复数数据与1：10 000地形图数据吻合度较好,76.58%的高程值差异在3 m以内,其相干系数比C-band Sentinel-1A IW模式的VV单视复数数据和X-band TerraSAR HH单视复数数据要高;更适合利用雷达干涉测量技术提取沼泽湿地的DEM;不同湿地植被类型的相干系数有较大差异,岛状林和灌草结合的湿地植被分布区相干系数值较大,而浅水沼泽植被区和深水沼泽植被区相对较低。     

雷达干涉测量技术获取多分辨率山区高程模型

利用一组间隔仅为一天的高分辨雷达卫星COSMO-Skymed影像获取西部某山区4个不同分辨率（4m、10m、20m、50m）的数字高程模型（DEM）。由于西部高山空白区缺乏实测资料,所以以航天飞机雷达地形测绘（SRTM）为参考数字高程模型（DEM）并从其中获取较为可靠的足量地面控制点,从图像中选取高坡度、低坡度、低相干性三个区域,分别从坡度、相干性、分辨率三个方面,比较、分析山区DEM的精度。研究表明：利用合成孔径雷达干涉（InSAR）技术获取的与SRTMDEM基本一致;低坡度区域比高坡度区域的精度更高;相比于低坡度地区,高坡度地区的高程差值对分辨率的变化更为敏感;DEM分辨率越高,与SRTMDEM的差值就越大,与SRTMDEM本身的分辨率较小有关;对于低相干区域,其可靠性有待商榷,即使其50m分辨率的DEM与SRTMDEM也存在较大差距。     

1:50 000数字高程模型(DEM)生产中有关问题初探

总结了1:50 000DEM生产实践中,在技术、管理上取得的一些经验,对生产中各环节的实际问题提出一些建议,目的为以后各种比例尺的DEM生产提供参考.