无人机机载SAR在地理国情监测中的应用研究

在我国,由于特殊的地理位置和气候条件使得局部地区获取数据较为困难,导致在地理国情监测中利用传统光学成像监测手段获取数据难以满足监测需求。随着无人机机载微型化合成孔径雷达高分辨率对地观测成像技术的不断发展,使得全天时、全天候航空遥感监测成为可能。本文通过对无人机机载合成孔径雷达监测系统集成构建,利用该套系统高分辨率微波成像,验证了其在地理国情监测应用中的适用性。为无人机机载SAR技术在地理国情监测中的应用提供了新的解决手段。     

全极化SAR数据在地表覆盖/利用监测中的应用

SIR-C/X-SAR是运行在地球轨道上的第一个多波段(L、C、X)全极化(HH、VV、VH和HV)成像雷达系统,该系统具有极化测量和干涉测量功能。全极化雷达测量每一个像元的全散射矩阵,所获取的信息非常丰富。但是,由于这些极化合成图像具有较高的相关性,导致了图像信息提取精度的降低。本文基于新疆和田地区的SIR-CL波段全极化雷达数据,利用全散射矩阵的特点合成了HH-VV极化相关图像、极化度图像、目标增强图像和相位差图像。这些图像相关性小,地表覆盖信息丰富,提高了全极化SAR数据在实验区信息提取的准确度。     

紧缩极化SAR卷积神经网络溢油检测方法

为研究利用紧缩极化SAR代替全极化SAR进行海洋溢油检测的可行性,以及不同极化参数对溢油检测准确率的影响,本文利用卷积神经网络(CNN)的SAR溢油检测算法,对全极化模式及由全极化构造的紧缩极化SAR数据分别提取极化参数,研究其对于溢油分类准确率的影响;同时对比不同SAR数据预处理步骤对溢油检测精度的影响。研究结果表明,对于预处理步骤,线性拉伸方法能够有效提升溢油检测的准确率;在极化参数选择上,极化参数极化熵H在全极化与紧缩极化模式上都取得最高的分类准确率,分别为0.972和0.978。该研究结果证明了利用紧缩极化SAR代替全极化SAR进行溢油检测的可行性,在溢油检测方面具有较好的应用潜力。     

LSSVM算法在极化SAR影像分类中的应用

最小二乘支持向量机（LSSVM）是针对标准支持向量机（SVM）算法训练时间长的问题而提出的一种改进算法。针对SVM算法在极化SAR影像分类时存在效率较低的问题,以目标分解理论为基础,对LSSVM算法应用于极化SAR影像分类的有效性进行了研究。结果表明,对于极化SAR影像分类,LSSVM算法与SVM算法的分类精度相当,但时间效率远优于SVM算法,并且对参数的调整也具有更好的稳定性,同时泛化能力良好。     

全极化SAR图像的建筑物提取研究

针对建筑物结构复杂、形式多样,产生的交叉极化散射现象使得其在极化SAR图像上易与植被混淆,提取困难的问题,该文结合极化散射信息和空间信息进行建筑物的提取研究,主要以AIRSAR全极化数据进行实验。①进行基于极化补偿的Yamaguchi四分量分解,根据偶次散射能量提取出建筑物;②提取总功率Span图像的纹理特征利用支持向量机进行分类;③融合前两步的提取结果得到最终结果。结果表明:方法优于基于极化补偿的Yamaguchi四分量分解的提取方法和SVM方法,对于平行建筑物、小方位角建筑物、大方位角建筑物的提取精度分别达到了99%、94%和56%,有效区分了建筑物与植被。     

航空双波段全极化SAR信息分析

ＧｌｏｂｅＳＡＲ是一项有１２个国家参与的大型雷达遥感国际合作研究计划,该文系统叙述了ＧｌｏｂｅＳＡＲ中国项目研究成果,进行了目标物雷达散射特性的极化特性的分析,双波段,全极化数据的处理分析方法研究,给出了该先进机载ＳＡＲ在肇庆试验区农业、林业、地质、水文等方面的结果,同时,进行了雷达卫星数据模拟试验及机载ＳＡＲ和ＲＡＤＡＲＳＡＴ数据的对比,该结果为其后利用雷达卫星数据提供了科学基础。     

基于全极化SAR影像的舰船目标检测算法研究

介绍了基于星载极化SAR影像的舰船目标检测的处理流程,针对基于不同杂波模型的CFAR检测法和基于相干信息的2L-IHP检测法,分析实现了瑞利分布、Gauss分布、韦布尔分布、对数正态分布,四种常用杂波分布模型的CA-CFAR检测法,通过实验检测海面舰船目标,发现这四种杂波模型针对不同海况有着不同的适应性,其检测效果也大不相同。而2L-IHP检测法不依赖于海杂波模型,通过子孔径相干提高目标和背景之间的对比度,实验结果表明,该方法能大幅提高海面舰船目标的检测概率。     

统计假设检验方法在全极化SAR变化检测中的应用

本文以全极化SAR数据为研究对象。由于全极化数据相干矩阵T3或协方差矩阵C3服从复wishart分布,所以首先在此分布的基础上利用统计假设检验方法构建似然比参数,用以表征地表地物的变化程度,然后利用基于广义高斯分布模型的EM迭代算法（GGM-EM）对变化信息进行初提取,最后充分考虑上下文信息,利用概率松弛迭代算法对初检测信息进行优化。该方法不仅全自动提取变化信息,而且经过非相干平均、初始分类、分类结果优化3次降斑去噪处理,因此检测精度较高。通过与传统对数比值法的比较,证明该方法的有效性。     

利用ICA算法进行全极化SAR影像滤波研究

提出了一种基于ICA算法的全极化SAR的滤波方法。首先对全极化SAR的四通道dB强度影像进行ICA变换,分离出信号及噪声分量,将噪声设为极小值,然后利用混合矩阵混合得到滤除噪声后的强度影像,结合原始相位信息,计算滤波后的散射矩阵。采用Foulum地物的EMISAR数据进行试验,并采用相干斑指数、均方差指数、边缘保持系数以及极化相关系数进行评价。结果表明,该方法不但能有效滤除影像的噪声,在边缘等细节信息保持上也具有较大优势。此外,滤波后影像虽散射特性发生改变,但维持了地物间的差异,在基于统计特性的精细分类、边缘信息及小目标检测方面仍具有较好的应用潜力。     

一种基于极化距离测度的SAR变化检测方法

本文在经典的极化分类Wishart距离基础上提出了一种对变化敏感的极化距离测度,发展了相应的多时相极化SAR变化检测方法。以北京地区的多时相全极化RADARSAT-2影像进行了实验,对比分析了提出的极化距离测度与各个极化通道后向散射系数对数比值对不同类型地物变化的区分能力,结果表明,提出的极化距离测度不仅对所有的变化类型均有良好的检测作用,而且对变化区域有更高的区分力。这说明本文提出的极化SAR变化检测方法具有广泛的应用价值。     

无人机机载合成孔径雷达冰情凌汛监测应用研究

黄河河段特殊的地理位置和气候条件造成每年季节性的冰凌灾害,利用传统监测手段在夜间监测具有许多困难。随着无人机机载微型化合成孔径雷达(MiniSAR)技术发展,使得全天时、全天候航空遥感监测成为可能。本文通过对无人机机载合成孔径雷达监测系统集成构建,利用该套系统验证了黄河冰情凌汛应急监测的适用性,最后指出了无人机机载合成孔径雷达在行业应用中的推广价值。     

MiniSAR与无人机系统集成应用研究

近年来无人机机载合成孔径雷达（SAR）技术发展迅速,成为全天时、全天候数据获取的重要手段.本文对无人机机载合成孔径雷达国外发展应用和国内研究进展进行了阐述,对Mini SAR载荷与无人机飞行平台系统集成进行了测试研究,并验证了在黄河冰情凌汛应急监测的适用性,最后指出了无人机机载Mini SAR在行业应用中的价值.     

基于多软件联合的地理市情监测报告制作研究

目前地理信息软件ArcGIS是测绘行业进行地理国情监测数据制作的首选,在实际应用中,ArcGIS具有很好的地理空间数据编辑优势,但在地图出版印制方面存在色彩和样式单一等不足,Illustrator软件具有强大的图形编辑处理功能和印前系统,但排版不如InDesign,本文以编制天津市地理市情监测报告为例,结合ArcGIS,Illus-trator,InDesign,AutoCAD,MicrosoftOfficeExcel等软件优势,说明一条从地理信息软件至印刷品之路,对同类专题地图册的制作具有一定的参考价值。     

基于SAR干涉点目标分析技术的城市地表形变监测

通过深入研究干涉点目标的相位模型,提出基于空间搜索的邻近点目标干涉相位差解缠方法,用以计算点目标的地形残差和线性形变,以及分离点目标大气延迟相位和非线性形变相位的时空域滤波方法,解决干涉点目标分析中的关键问题.最后,以苏州地区地表沉降监测为应用试验,利用形成的SAR干涉点目标形变信息提取技术,获取苏州市区1992-2002年间的地表沉降信息.研究结果与已有文献记录保持比较好的一致性,证明SAR干涉点目标技术完全可以发展成为应用于城市地表形变监测的实用化技术.

Abstract：

Interferometric point target analysis (IPTA) is one of the latest developments in radar interferometric processing. It is achieved by analysis of the interferometric phases of some individual point targets, which are discrete and present temporarily stable backscattering characteristics, in long temporal series of interferometric SAR images. This paper analyzes the interferometric phase model of point targets, and then addresses two key issues within IPTA process. Firstly, a spatial searching method is proposed to unwrap the interferometric phase difference between two neighboring point targets. The height residual error and linear deformation rate of each point target can then be calculated, when a global reference point with known height correction and deformation history is chosen. Secondly, a spatial-temporal filtering scheme is proposed to further separate the atmosphere phase and nonlinear deformation phase from the residual interferometric phase. Finally, an experiment of the developed IPTA methodology is conducted over Suzhou urban area. Totally 38 ERS-1/2 SAR scenes are analyzed, and the deformation information over 3 546 point targets in the time span of 1992-2002 are generated. The IPTA-derivecl deformation shows very good agreement with the published result, which demonstrates that the IPTA technique can be developed into an operational tool to map the ground subsidence over urban area.     

地理国情监测成果应用探讨

地理国情监测成果内容十分丰富,应用前景广阔,做好普查成果应用工作是开展地理国情监测工作的重点和宗旨。边监测边应用使监测成果落地,充分发挥在政府服务、资源调查监测等方面的支撑作用意义重大。     

无人机机载MiniSAR在围填海监测中的应用探索

围填海是人类开发利用海洋的主要方式,为沿海经济发展提供了发展空间,因此对围填海活动的监管也提出了新要求。近年来,无人机机载合成孔径雷达(SAR)技术发展迅速,成为全天时、全天候数据获取的重要手段,开展无人机机载MiniSAR在围填海监测中的应用研究,将有效拓展围填海监测手段,本文集成构建了无人机MiniSAR系统,利用该系统开展了海南省海花岛周边海域的监测应用,验证了其在围填海监测应用中的适用性。     

机载干涉SAR测绘制图应用系统研究

介绍我国机载干涉SAR系统及测绘应用概况,介绍机载干涉SAR生成DEM、SAR正射校正、地形引起的SAR后向散射畸变校正、机载SAR图像解译、雷达图像与光学影像的融合、雷达"空中三角测量"等关键技术研究进展.最后,介绍机载干涉SAR系统在泰山试验区的测绘制图实验情况.     

无人机低空遥感海洋监测应用探讨

结合福建省测绘院即将开展的国家863项目课题《重点海域海洋环境精细化监测集成应用示范》其中的子课题《无人机海洋监测系统》,提出了使用无人机低空遥感进行海洋监测的设想,并进行了可行性分析。     

黑龙江省地理国情普查支撑体系研究

开展地理国情普查,是党中央、国务院在新时期对测绘地理信息工作提出的新要求,是时代赋予测绘地理信息部门的新职责。黑龙江省的黑龙江省地理国情普查工作,不仅是地理国情普查重要组成部分,而且对于落实科学发展观,促进“八大经济区”和“十大工程”建设,积极推进实施省域主体功能区规划战略,为各级政府决策管理提供重要参考手段,本文从管理机构、资金投入体制、复合型人才队伍建设、共享机制等方面入手,构建黑龙江省地理国情普查强有力的支撑体系,实现地理省情信息对政府、企业和公众的智能化服务,为全省战略规划制定、空间规划管理、区域政策制定、灾害预警和科学研究等提供有力保障。