InSAR系统的相干性来源

InSAR系统根据两幅相干复影像的相位差进行高程测量或动目标检测,要求这两幅SAR复数影像之间必须相干。相干性是InSAR系统得以实施的前提,是InSAR系统中最关键的因素之一。本文根据InSAR信号的获取情况,对InSAR相干性的来源进行了分析。     

利用GACOS辅助下InSAR Stacking对金沙江流域进行滑坡监测

西藏自治区贡觉县雄松乡至沙东乡金沙江流域作为川藏铁路的必经河流,地形崎岖、地质灾害隐患点多,亟需对该地区隐患点进行全方位的识别。首先,选取61景哨兵一号(Sentinel-1)升轨影像、53景Sentinel-1降轨影像和7景陆地观测技术卫星2号(advanced land observing satellite 2,ALOS-2)升轨影像对研究区域进行滑坡探测与监测。然后,利用合成孔径雷达(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)通用型大气改正在线服务(generic atmospheric correction online service for InSAR,GACOS)辅助干涉影像堆叠技术(InSAR Stacking)的方法,获取研究区域雷达视线(line of sight, LOS)方向的InSAR年形变平均速率图,并结合3个轨道的结果提取出沿坡向和垂直滑坡向的平均速率图。最后,与LiCSBAS时间序列分析包的结果进行比较,发现两者具有高度一致性,LOS向年形变速率图像的相关系数在0.92以上,沿坡向和沿垂直滑坡向年形变速率的相关系数在0.85以上,证明了GACOS辅助下InSAR Stacking结果的可靠性。此外,还发现研究区域内沿坡向最大年形变速率为-163 mm/a;结合InSAR形变结果与光学遥感影像解译,可将该滑坡群分为A～G 7个区域进行实时监测。     

基于SAR影像的海上石油平台识别方法研究

近年来我国南海油气资源遭到周边国家的掠夺,进行非法海上石油平台的识别对于维护海洋权益是非常有意义的。对海洋石油平台的识别,传统的基于岸基和岛屿站的观测方法范围非常有限;本文结合星载SAR全天时、全天候及免受云雾干扰的优势,尝试了一种基于SAR影像识别海上石油平台的方法。利用多景多时相SAR影像,首先在TerraSAR-X影像中做平台目标的初步识别,然后利用另一景不同时相的Radarsat2 SAR影像作对比,进行舰船目标的排除和初步识别结果的检验。本文以南海地区的三景SAR影像为数据源,共识别出5处石油平台,验证了通过SAR影像识别海上石油平台的可行性。     

InSAR地形测绘若干问题研究

目前,我国已经把InSAR技术作为完成西部测图任务的重要技术手段之一,为了解决影响InSAR应用的技术瓶颈问题,促进InSAR技术的实用化,把InSAR技术应用于实际测绘生产之中,本文对InSAR相位解缠、干涉参数定标、解缠相位到高程转换、InSAR测绘作业流程及SAR影像制图等技术进行了研究;为了促进InSAR技术的进一步发展,为下一代InSAR系统的研制和应用奠定基础,本文对SAR图像仿真技术和干涉图仿真技术进行了研究,并在仿真数据的基础上,对多基线/多波段InSAR相位解缠技术进行了研究。本文在InSAR测绘作业流程设计、区域网平差干涉参数定标与高程控制点加密、SAR影像制图综合等方面的研究成果,对于促进我国InSAR技术的实用化和工程化具有积极意义;在SAR图像仿真和干涉图仿真方面的研究,为SAR系统设计和SAR仿真的应用奠定了基础;在多基线、多波段InSAR相位解缠方面所取得的研究成果,将促进我国多基线、多波段InSAR技术的发展。     

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。     

基于有理多项式模型的星载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。有理多项式模型作为一种数学意义上的几何模型,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RFM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RFM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COSMOSkyMed数据和资源三号三线阵数据制作的DEM为参考数据进行试验验证,与资源三号制作的DEM结果相比,RFM模型用于InSAR技术生成的DEM中误差为7.55m。     

时间序列InSAR技术中的形变模型研究

时间序列InSAR技术,包括PS-InSAR技术和小基线集InSAR技术, 能有效克服传统D-InSAR的失相干限制, 逐步成为形变测量中的实用化技术。但是, 现有时间序列InSAR技术主要采用线性函数对真实形变进行模拟, 在真实形变呈现强烈的非线性时, 这种处理将不能得到正确的形变结果。本文就时间序列InSAR的形变模型问题展开研究, 首先从干涉相位模型解算的方法入手, 深入分析了线性形变模型的不足, 当干涉点目标的密度不够并且真实形变的非线性较强时, 干涉相位方程的解将会发散。根据魏尔斯特拉斯逼近定理, 提出以高阶多项式取代线性形变模型, 并给出了基于多项式形变模型的干涉相位方程解算方法。 利用太原市2003-2009年的23景ENVISAT ASAR影像, 分别采用线性形变模型和三次多项式形变模型, 利用小基线集技术进行了形变反演。将这两种方法得到的结果分别与水准测量结果进行了比较。结果表明, 采用多项式形变模型不仅能取得更高的形变测量精度,而且能提高点目标的密度。由于高阶多项式总能比低阶多项式更准确地拟合连续函数, 因此本文提出的多项式形变模型在时间序列InSAR形变监测中具有广泛的应用价值。     

基于决策树分类的Photoshop水体选区制作

福建省有多景SPOT-5影像都涉及海域,在Photoshop中对影像进行调色时,水体需要进行单独调色,所以要制作海水选区。当影像质量较差时,水体选区通常需要手工完成,费时费力。通过决策树来提取水体的范围,并将提取结果作为调色时的选区,可以节省很多时间和工作量。     

多光谱遥感影像大气校正与悬沙浓度反演——以曹妃甸近岸海域为例

遥感影像的大气校正是遥感定量化研究的难点之一。以曹妃甸近岸海域为研究区,以水体悬浮泥沙浓度(suspended sediment concentration,SSC)定量反演为目标,采用6S(second simulation of the satellite signal in the solar spectrum)模型和FLAASH模型对研究区MODIS影像的大气校正方法进行对比实验,对2个模型校正前后的影像质量以及对目标地物信息的校正效果进行了评价。研究结果表明:2种模型均能在一定程度上削弱大气对水体信息的影响;相比之下,6S模型校正后影像质量优于FLAASH模型,能更真实地反映目标地物,可更好地实现对近岸海域遥感影像的高精度大气校正;将6S模型大气校正后的MODIS影像应用于悬浮泥沙浓度的遥感反演,反演结果的平均相对误差为24.79%,均方根误差为4.32 mg/L。研究结果可为近岸海域Ⅱ类水体大气校正方法的选择提供依据,为深化泥沙运移规律研究及水质、水环境评价提供技术支持。     

时序InSAR的误差模型建立及模拟研究

基于时序InSAR函数模型,分别建立了单主影像和多主影像时序InSAR误差模型,在理论上完善了时序InSAR数学模型。利用构建的随机误差模型,模拟试验研究了随机误差模型对时序InSAR待估参数精度的影响。结果表明,与等权模型相比较,加权模型(随机误差模型)估计的参数精度有一定提高;但由于加权条件下的参数估计模型复杂、计算效率低,目前利用等权方法进行时序InSAR的参数估计更简便易行。     

基于卫星编队InSAR系统相位误差分析

InSAR系统根据两幅相干复影像的相位差进行高程测量,相位精度是影响系统高程测量精度的主要因素之一,通过相位误差分析,以达到减小误差的目的。在介绍了InSAR高程测量基本原理基础上,结合基于卫星编队InSAR系统的特点,依据两幅复影像的相干性对相位误差的影响情况,从影响雷达接受信号的相干性为切入点,分析了影响卫星编队InSAR系统的相位误差源。经研究得出主要误差源为热噪声等设计误差、空间同步和相位同步引起的误差,以及数据处理干损引起的误差。并对其影响和要求进行了分析。     

机载干涉雷达数据联合定位及拼接技术研究

针对大区域多航带InSAR(干涉合成孔径雷达)影像定位及拼接时缺少GCP(地面控制点)的问题,提出了一种多航带InSAR影像联合定位的方法。该方法借鉴摄影测量中的光束法平差思想,并利用InSAR干涉定标后得到影像上各点高程值。通过对四川绵阳地区的多航带InSAR实际数据的实验,验证了本方法的可行性,且精度达到了各景影像独立校正的水平。分析了控制点数量、位置、重叠区域范围、地形起伏对平差精度的影响,并给出了控制点布放原则。     

基于卫星编队InSAR系统相位误差分析

InSAR系统根据两幅相干复影像的相位差进行高程测量,相位精度是影响系统高程测量精度的主要因素之一,通过相位误差分析,以达到减小误差的目的.在介绍了InSAR高程测量基本原理基础上,结合基于卫星编队InSAR系统的特点,依据两幅复影像的相干性对相位误差的影响情况,从影响雷达接受信号的相干性为切入点,分析了影响卫星编队InSAR系统的相位误差源.经研究得出主要误差源为热噪声等设计误差、空间同步和相位同步引起的误差,以及数据处理干损引起的误差.并对其影响和要求进行了分析.     

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。     

基坑环境下建筑物沉降InSAR监测应用

针对近年来城市大建设背景下的基坑施工建设日益增多,对周边一定范围内的建筑物等目标产生影响的现象,该文提出面向单体建筑物的InSAR监测与应用方法。该方法基于时间序列的SAR影像进行面向对象的InSAR分析,在区分地面沉降与建筑物沉降的基础上,提取建筑物的沉降信息并结合基坑、建筑物特征等背景资料开展建筑物的灾害评估分析。以天津市和平区某基坑周边的渤海大楼为例,进行高分辨率的InSAR监测与应用分析,并以同步实测的水准数据为参考进行有效性评估。实验结果验证了该算法的有效性,适用于建筑物InSAR监测应用。     

RFM替代星载InSAR几何模型的方法

尝试用RFM替代InSAR几何模型。建立了替代InSAR几何模型的RFM方程并给出了求解方法。分别用星载高分辨率SAR影像和普通SAR影像进行了试验,通过比较不同阶数的RFM模型的替代精度,验证了RFM模型替代InSAR严格模型的可行性与可靠性。结果表明,采用三阶带分母的RFM模型,星载高分辨率SAR影像的替代精度可达到万分之一波长,满足InSAR进行地形测绘的精度要求,有望应用于InSAR数据的并行计算与快速处理。     

地形因素对InSAR影像配准的影响及分析

常规的InSAR影像配准方法主要是根据相干系数最大的原则进行配准,在短基线和高相干区域可以取得很好的效果。但该方法未考虑到地形因素的影响,在地形起伏较大的区域容易导致误匹配。为避免该问题,通过考虑地形因素进行InSAR影像配准来提高配准的精度,对地形因素在InSAR影像配准时的影响进行研究,通过比较分析常规配准方法与考虑地形因素配准方法的结果,表明利用地形信息辅助配准能够部分提高配准的精度,尤其是在方位向和失相干区域。     

基于InSAR技术和光学遥感的贵州省滑坡早期识别与监测

贵州省因其复杂的地形地貌和强降水等气候特征,滑坡灾害频繁发生。亟需一种可靠的滑坡早期识别和监测方法。传统的滑坡识别和监测方法存在局限性,而InSAR技术在大规模地质灾害监测中具有独特的优势。但是,基于单一地表形变值的滑坡识别结果存在一定的不确定性。因此,本文联合InSAR技术和光学遥感,利用Sentinel-1A雷达卫星影像数据对贵州省六盘水市、铜仁市、贵阳市等地区进行大规模地表形变监测和危险形变区识别;并采用基于NDVI时间序列分析和基于滑坡发育要素的滑坡识别方法对研究区潜在滑坡灾害进行调查。利用InSAR技术对研究区域内重点滑坡（鸡场镇）进行监测,及时掌握滑坡的运动状态。本文方法对贵州省的灾害防治和管理具有重要意义。     

多视处理对时序InSAR技术的影响研究

高分辨率的SAR影像虽然可以细致刻画目标细节信息,但会大幅度增加运算量。为降低数据冗余、减轻运算负担,对基于多视处理的时序InSAR技术进行了研究。以天津市西郊地面沉降监测为例,利用2009年9月30日—2010年10月9日间获取的18景条带模式Terra SAR-X影像,以不同的倍数进行多视处理,然后分别采用时序InSAR技术筛选相干点目标,并反演地表沉降信息,研究了多视处理对形变反演精度、相干点目标的密度与分布等方面的影响。结果表明:同单视结果相比,3×3、5×5与10×10倍多视后仍可以反映形变的整体分布,但会在某些区域出现较大偏差;多视处理对形变精度、PS点空间分布的影响与地物属性有关。不同的多视倍数对形变精度的影响不同,并且与地物类型有关。     

InSAR沉降监测量检验方法的研究

本文介绍利用精密水准测量沉降量对InSAR动态监测成果进行精度验证的技术流程,通过PS点沉降量、沉降等值线和沉降曲面等成果的精度对比分析,精密水准点与COSMO影像获取PS点的沉降量之差算术平均值为-0.26mm,与ENVISAT影像获取的沉降量之差算术平均值为-6.36mm,两者精度都达到毫米级,验证了InSAR地面监测成果的可靠性;研究表明InSAR数据分辨率高,准确反映的地面沉降分布和变化趋势,为地面灾害监测提供了重要的数据参考。