实时轨道条件下Sentinel-1卫星影像干涉配准

Sentinel-1卫星步进扫描模式干涉处理方位向配准精度要求达到0.001个像素,通常在精密轨道条件下采用几何配准联合增强谱分集完成影像的配准。但Sentinel-1卫星精密轨道发布较晚,而实时轨道精度较低,几何配准后易导致增强谱分集相位缠绕。为了进一步修正实时轨道条件下的几何配准结果,满足卫星干涉实时处理的需要,选取以点目标为中心的窗口进行相关配准,并对多组Burst配准结果进行拼接处理,以提高相关配准算法的可靠性和精度,确保配准精度满足增强谱分集的要求。     

精密轨道支持下的哨兵卫星TOPS模式干涉处理

哨兵卫星采用TOPS模式成像,为确保影像干涉相位偏差小于3°,方位向配准精确度需达到0.001个像素。本文论证了哨兵卫星精密轨道条件下进行几何配准即可达到较高的配准精度,满足增强谱分集进行方位向残余偏移量估计的前提条件,并基于DORIS软件实现哨兵卫星TOPS模式影像的几何配准和增强谱分集优化配准处理。地表方位向形变等信号可导致Burst干涉图之间发生相位跳变,并对增强谱分集估计几何配准残余偏移量时产生干扰,本文开展了相关的理论分析和数据处理试验,提出粗差探测方法消除相位跳变对增强谱分集配准的干扰。     

Sentinel-1卫星TOPS模式影像增强谱分集配准优化

Sentinel-1卫星TOPS模式影像通常在几何配准的基础上,再次利用Burst重叠区域进行增强谱分集处理以实现高精度配准。几何配准主要依赖卫星轨道参数,难以进一步提高其配准精度,因此Sentinel-1影像配准的关键则是通过增强谱分集准确估计出几何配准后的残余偏移量。然而,增强谱分集易受失相干噪声等因素的影响,低相干条件下难以满足0.001像素的配准精度要求。因此本文首先针对单基线条件下的增强谱分集配准处理进行以下改进：①完善增强谱分集多视理论,采用前置多视处理,优化增强谱分集处理流程;②基于增强谱分集相位的残余偏移量等权估计升级为加权估计,改善参数估计方法;③完善距离向增强谱分集加权估计理论,实施距离向增强谱分集配准,增加增强谱分集的观测量。然后在单基线配准的基础上,针对时序影像处理提出优化方案：①根据影像干涉对组合所形成的增强谱分集冗余观测量进行多基线配准;②采用分布式目标技术提高增强谱分集干涉图相位质量。上述改进方案互相补充,不但能独立实施,而且可以联合使用。研究结果表明,以上改进方法能够在一定程度上提高配准精度。     

RADARSAT-2卫星TOPS模式影像干涉处理

宽幅干涉(terrain observation by progressive scans,TOPS)模式方位向多普勒中心频率的变化导致了干涉图相位的相对扭曲,干涉处理时需要较高的配准精度。加拿大合成孔径雷达遥感卫星(RADARSAT-2)TOPS模式影像由于轨道精度较差,几何配准精度过低,导致其干涉配准较哨兵合成孔径雷达遥感(Sentinel-1)卫星更加复杂。为了实现该卫星TOPS模式影像的干涉处理,首先采用相关配准、谱分集方法依次对几何配准结果进行校正,然后利用增强谱分集进行方位向偏移量矫正。由于依靠卫星星历参数和聚焦成像参数的多普勒中心估计方法精度有限,因此提出了采用相位增量法优化多普勒中心估计结果,并通过影像方位线功率谱检验了估计的多普勒中心。     

时序Sentinel-1TOPS模式SAR数据精配准

Sentinel-1卫星星座采用TOPS作为默认成像模式,要求方位向配准精度达到0.001像素以便确保相邻burst干涉图的相位偏差小于3°.ESD技术是消除几何配准系统误差、纠正方位向配准偏移量的有效方法,但在低相干性场景或快速去相关的条件下,该方法配准精度会随着相干的降低而衰减,并导致配准误差的传播,造成干涉图出现相位跳变.为解决这一问题,本文提出一种T OPS模式数据时间序列配准方法.该方法在图论框架下采用Bellman-Ford单源最短路径算法最大化时间网络的相干性并确保网络中包含多余观测,进而削弱平差过程中的误差传播.本文采用模拟数据和覆盖关中平原的真实数据对现有时序配准方法进行了对比验证.结果表明,本文方法能够有效提高T OPS时序配准的精度.     

基于迪杰斯特拉算法的哨兵卫星TOPS模式时序影像精配准

目前,哨兵卫星被广泛应用于监测地表形变,然而其默认成像模式TOPS(terrain observation with progressive scanning)受粗配准的精度限制,方位向的频谱混叠会导致重叠观测区域出现相位跳变,需要通过精配准进行纠正。多数开源软件都采用几何配准和增强谱分集结合的方式对哨兵影像进行精配准。增强谱分集的精度通常受到时间去相干、几何去相干和方位向形变等诸多因素的影响,但其直接影响因素是相干性,研究了增强谱分集的精度与相干性的关系。同时,为了提高时序影像的配准精度,提出在精确估计相干性的基础上提取高相干点用于增强谱分集,并应用迪杰斯特拉最短路径算法生成最优配准像对,完成时序像对的精配准。利用传统的单主影像增强谱分集和目前精度最高的序贯网络增强谱分集(network-based enhanced spectral diversity,NESD)对所提出的方法进行了精度验证。实验证明,所提方法能够达到对哨兵影像进行有效精配准的目的,并且弥补了NESD方法的不足。     

星载SAR复数图像的配准

星载干涉雷达测量已经被证实用于生成大范围（乃至全球）的DEM或监测地表位移具有广阔的应用前景，其中SAR复数图像序列的精确配准是保证生成有效干涉相位图的重要环节之一。本文分析了卫星InSAR系统中所涉及的几种坐标系统变换问题，并提出了基于此的几何配准方案，即基于卫星轨道状态矢量、SAR成像几何进行配准的算法；同时，还设计了基于几何配准结果和能量影像相关技术的配准算法，最后使用ERS－1／2、JERS－1和RADARSAT卫星获取的3种SAR复数图像对分别做几何配准和相关配准试验和比较，并对卫星SAR图像质量和轨道数据质量作了定性分析。     

资源三号测绘卫星多光谱影像高精度谱段配准

针对ZY-3多光谱影像各谱段共视场扫描成像特点,提出基于在轨检校内方位元素的虚拟CCD重成像算法,通过虚拟CCD重成像技术实现单谱段CCD影像的无缝拼接及多谱段的高精度谱段配准。采用河南登封区域及天津区域的ZY-3多光谱影像对ZY-3多光谱相机进行在轨几何检校,利用河北安平区域的30个高精度靶标控制点验证了检校结果的正确性;进一步利用检校后的内方位元素对河北安平区域、兰州区域的ZY-3多光谱影像进行虚拟CCD重成像,采用靶标点验证方法以及高精度配准验证方法对虚拟CCD重成像影像的谱段配准精度验证,谱段配准精度均优于0.2像元。     

结合SIFT和RANSAC算法的InSAR影像配准

配准是合成孔径雷达干涉测量(InSAR)得到干涉图前的关键步骤。本文提出了基于SIFT和RANSAC的InSAR影像配准。尺度不变特征变换(SIFT)和随机采样一致性(RANSAC)相结合,得到特征稳定、匹配点对可靠的InSAR影像配准。利用PALSAR数据及TerraSAR-X数据,进行不同分辨率、不同波段的SAR影像配准试验,结合生成的干涉图条纹的清晰程度,评价其精度。并与目前主流的交叉互相关方法得到的相干系数进行了对比,证明了该方法在InSAR影像配准应用中是一种简单、有效的方法。     

高分辨率遥感影像波段配准误差试验分析

高分辨率遥感影像波段间配准误差是影响影像质量及其应用精度的重要因素之一。配准误差指标要求是影像传感器研发中 的一项重要参数。为准确分析配准误差对遥感应用的影响程度，在试验研究中利用多项式模型模拟各种配准误差的图像，并从几何 精校正、目视解译、非监督分类实验及数据融合等角度分析了不同波段配准误差情况下对遥感应用的影响，提出了遥感应用中对高 空间分辨率卫星影像的波段配准指标要求。     

利用轨道参数修正的无控制点星载SAR图像几何校正方法

使用距离多普勒模型进行SAR图像几何校正时,卫星轨道误差、系统成像参数误差和DEM高程的误差会影响几何校正精度。本文提出了一种基于轨道参数修正的星载SAR图像几何校正方法。首先利用多项式对卫星轨道进行参数化,然后使用模拟SAR图像与真实SAR图像进行匹配得到控制点来修正轨道参数,最后利用修正后的参数进行几何精校正,从而提高几何校正精度。该方法无需地面控制点,适用于不易于人工测量获取地面控制点地区的SAR图像几何校正,与基于模拟SAR图像匹配并使用多项式改正的几何校正方法相比,本文方法具有更高的精度。使用Radarsat-2图像进行试验,并使用地面实测GPS控制点验证了本方法的有效性。     

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。     

考虑定向参数精度信息的TerraSAR-X和SPOT-5HRS影像RFM联合定位

卫星影像的RFM模型具有传感器无关的优点,适用于多源影像的几何定位处理,但在无地面控制点条件下联合定位时存在自主定位优势影像难以发挥主导作用且求解易发散的不足。本文通过将影像的先验自主定位精度和成像线性漂移转化为像方定向参数的精度和权信息,建立考虑影像定向参数精度信息的RFM模型。以12景TerraSAR-X和6对12景覆盖面积约为18万km2的SPOT-5HRS立体长条带影像为数据源,对两类影像定向参数先验精度配置偏差、SAR影像升降轨道方向、SAR影像数目、SAR影像分布等因素对定位精度的影响进行了系列定位试验,少量SAR与大范围HRS联合的影像自主定位平面/高程精度可达6.0m/4.2m。本文RFM平差模型无地面控制点定位精度和定向参数求解稳健性相对于传统模型有显著提升,是卫星影像无控制点1∶10万/1∶5万全球测图的一种潜在方法。     

基于RPC的TerraSAR-X影像立体定向平差模型

针对新型高分辨率雷达卫星TerraSAR-X立体像对,本文提出采用基于RPC的平差模型,通过少量的地面控制点来拟合因传感器不稳定、平台星历数据不精确及测距误差引起的影像几何畸变,从而达到精确定向目的.为验证RPC平差模型的适用性,通过在立体成像区域均匀市设人工角反射器点的方法验证其模型精度,并评估了其三维定向平差后的精...     

InSAR时空基线对DEM精度的影响分析

InSAR是获取全球DEM的重要手段。然而InSAR地形测绘过程中极易受各类干涉要素的影响,其中基线是重要的干涉要素之一。本文采用天津地区40景TerraSAR-X影像构成的780个干涉对,定量分析了时空基线对InSAR地形测绘的影响,试验结果表明,空间基线越大,高程精度越高,两者呈幂函数关系;时间基线越大,高程精度越低,两者呈线性函数关系。因此在地形测绘过程中,应在确保相干性的前提下采用尽量长的空间基线,同时确保足够短的时间基线,消除时间失相干的影响。本文为国产SAR卫星的构型设计提供了技术参考。     

高分辨率星载SAR数据产品分级研究

有理函数模型RF在卫星图像领域的主要应用是进行对象空间和图像空间的转换。Radarsat-2元数据中使用三阶有理函数模型和80个有理多项式模型参数RPCs(Rational Polynomial Coefficients),为RF模型从光学图像领域的应用扩展到合成孔径雷达(SAR)图像领域提供了契机。本文对多种传感器、成像模式及不同处理级别SAR图像的RPC产品的制作和属性进行综述,主要研究高分辨率星载SAR卫星标准分级产品的制作流程。以中国广州作为实验区域,利用该地区不同级别的条带模式SM(Strip Map)Terra SAR-X和COSMO-Sky Med数据,对提出的分级和生产方案进行验证,结果表明,有理函数模型在SAR图像产品分级体系中具有可行性且效果良好。