InSAR提取地面高程信息研究

简述了InSAR提取地面高程信息的基本原理及数据处理过程。用ERS-1数据进行试验,着重介绍了利用InSAR技术提取高程信息．以及各流程中处理的关键技术和所要考虑的因素等。通过对结果的分析,表明InSAR技术提取DEM是一种非常有效的方法,最后就InSAR在国内外的应用前景做了简单的论述。     

InSAR提取地面高程信息研究

InSAR 技术是一种获取大范围高精度数字地面高程信息的有效手段,但是由于其自身还有若干理论问题需要研究以及处理技术的复杂性,限制了该项技术的广泛应用。简述了 InSAR 提取地面高程信息的基本原理及数据处理过程,然后用 ERS-1数据进行试验,着重介绍了如何在 ER-DAS 下提取高程信息,以及各流程中所要考虑的因素等。试验结果表明,在 ERDAS 下提取 DEM是一种非常有效的方法。     

InSAR平地相位去除算法及其对DEM精度影响研究

准确有效去除干涉纹图中的平地相位是精确莺建DEM的关键.探讨了两类常见的去平地相位方法(基于地理定位和基于干涉频谱),分析了其所引起的误差影响.通过Envis砒和JERS-1两种数据的验证结果表明:在可获取精密轨道数据的情况下,基于地理定位的去平地方法能够有效去除干涉纹图中所包含的平地相位,并很好地控制最终所得的DEM误差,其效果优于基于干涉频谱的去平方法;基于干涉频谱的去平方法在干涉频谱平均空间频率为0时,所引起的DEM误差相对较小;在精密轨道数据缺乏的情况下,两种方法均不能满足重建DEM精度要求.     

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。     

以Doris进行雷达干涉研究生成数字高程模型(DEM)

雷达干涉测量技术(InSAR)被认为是生成或更新DEM的有效方法,通过实地测量得到DEM精度虽高但成本高也费时,近年来,InSAR以其全天候、全天时、快速得到DEM而引起全世界地学人员的关注。但是由于处理过程复杂及条件要求严格,目前除购买高价的商业软件外,一般的研究人员很难投入到该项技术的研究与应用中去。本研究利用以荷兰Delft大学为主所研发的开源软件Doris来进行雷达影像生成DEM的研究。该软件是一套功能强大的干涉影像生成软件,作者详细介绍用Doris进行干涉处理过程并提取库赛湖区域DEM,最后对DEM精度做了对比分析。     

从InSAR干涉测量提取DEM

重点介绍应用ERS雷达卫星数据进行干涉测量提取DEM的方法及过程。首先介绍雷达干涉测量的原理及数据处理的流程,然后介绍干涉数据选取时需要考虑的因素,最后利用ERS-1/2单视复数雷达影像进行试验,成功地提取DEM,并对结果进行分析。     

郑州市地面沉降InSAR监测

针对地面沉降长期作用将会对城市建筑物、防洪排汛系统、地下线性管道,以及地铁、铁路等线性城市基础设施造成破坏,直接威胁人民生活及工业生产安全的问题,该文联合永久散射体雷达干涉测量和短基线雷达干涉测量技术,基于郑州市2012年至2013年的15景TerraSAR-X影像,提取了郑州市地面沉降场,并分析了郑州市地面沉降的原因及时空变化特征。研究区发现了4个沉降较显著的区域,均处于大型地表地下建设以及建筑物密集区,最大沉降量达到-48.66mm。结合研究区地质条件、地表环境以及已有研究成果分析表明,监测出的郑州市沉降区域是合理的。该监测成果同时验证了联合永久散射体干涉测量与短基线干涉测量方法监测城市地面沉降的有效性。     

星载InSAR基线估计算法分析

根据干涉合成孔径雷达（InSAR）高程测量原理,基线是InSAR系统得以实现的前提,它的精度对地面高程的精度影响很大,因此如何确定基线受到人们的重视,提出了许多基线估计算法。本文首先给出了基线定义,然后介绍了各类基线估计算法的原理,最后比较了各类算法的优缺点。     

InSAR在提取矿区地面高程信息中的应用研究

InSAR具有全天候、高分辨率和连续空间覆盖的特性,能够提供沉陷区短周期内空间连续曲面的形变信息。简述了InSAR提取地面高程信息的基本原理及数据处理过程。用ERS-1数据进行试验,着重介绍了利用InSAR技术提取高程信息,以及各流程中处理的关键技术和所要考虑的因素等。试验结果表明,利用InSAR技术提取DEM是一种非常有效的方法。最后就InSAR在国内外的应用前景作了简单的论述。     

数字高程模型精度评价及其问题探讨

分析了数字高程模型（DEM）精度评价中检查点“中误差”法的局限及DEM产品的实际质量问题,提出了采用等高线回放法以逼近误差的概念,以衡量DEM全域出现的最大误差。     

不同分布模式电离层对星载InSAR测高精度的影响及校正

电离层总电子含量(TEC)会使合成孔径雷达干涉测量(In SAR)信号产生相位延迟,进而影响生成DEM的精度,特别是对L和P等长波段信号的影响不可忽略。因此,针对不同TEC分布模式的电离层开展研究,构建了电离层对星载In SAR测高精度的影响模型,提出了相应的校正方法,并进行了仿真实验。实验表明对于特定波长的In SAR信号,不同TEC分布模式对In SAR测高精度的影响不同:TEC均匀分布的电离层模型对In SAR测高精度的影响较小,并可通过相位解缠、基线估计等环节进行很好的补偿;而TEC不均匀分布的电离层模型对In SAR精度的影响较大,仅靠相位解缠等过程不能较好地消除,必须通过向干涉图中加入电离层影响模型予以纠正。     

基于InSAR视角对基线精度的影响分析

干涉合成孔径雷达中存在的基线误差会严重影响高程测量的精度问题。由于地球曲率的存在,地物点参考椭球半径在不同纬度地区与星下点的地球半径存在较大的差异,给出了雷达视角与基线的关系式。从雷达临界视角的角度,给出了临界基线的公式。结果表明在一幅影像图上,用一个点的基线值代替整张影像的基线值所产生的误差会传播到DEM以及形变的结果中。     

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。     

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。     

InSAR基线对干涉图的影响分析

基于InSAR技术的基本原理,在h=0处进行了泰勒级数展开,推导了干涉相位组成。根据干涉相位组成论证了基线对影像相干性、高度灵敏度、平地效应及干涉SAR系统距离分辨率等的影响,利用数据进行了仿真实验,指出了基线长度对干涉图的影响程度,对合理选择干涉像对具有指导意义。     

星载寄生式InSAR系统相关性及相对测高精度分析

结合星载寄生式干涉合成孔径雷达(InSAR)的工作原理及高稳定频率源的工作特性,给出了时间和频率同步误差模型。基于该误差模型,分析了时间和频率同步误差对干涉相位的影响,首次推导了同步误差导致的信号去相关。基于星载寄生式InSAR系统的空间几何关系和图像信号模型,详细分析了热噪声、模糊、量化噪声、基线、方位向、配准误差及体散射等去相关效应,给出了考虑上述全部去相关因素时系统的相对测高精度,并仿真分析了以Envisat为主星的寄生式InSAR系统在ASAR雷达7个不同波位下的相对测高性能。理论分析和仿真结果表明,在合理选择轨道和雷达参数的前提下,系统可以达到很好的测高精度。     

基于Kalman滤波的InSAR基线估计方法

针对目前SAR干涉测量中基线估计现存的问题,提出了利用Kalman滤波和配准参数进行基线估计的方法.所提出的方法具有不需地面控制点、不受地形限制和不依赖于轨道参数等优点,并可以估计时变的基线参数.利用南京地区的ERS-1/2 tandem数据进行了试验研究,并对提出的方法进行了验证.结果表明,在精确的卫星轨道数据和地面控制点不能获取时,所提出的方法仍能有效地估计InSAR基线.这在一定程度上补偿了轨道偏移带来的误差,为获取高精度的DEM奠定了基础.     

影响InSAR测高精度因素的相关性分析

从基线沿水平向分解和沿视线向分解的InSAR基本原理出发,分析讨论了InSAR高度测量的精度,详细给出了分解时的斜距、基线、相位以及高度等量的误差之间互不影响和相互影响下对目标高度精度的影响公式。从公式表达可以看出,这些量独立时对目标高度精度的影响是不独立时的特殊情况。     

机载InSAR区域网平差数学模型研究

研究了机载InSAR高精度三维定位数学模型及区域网平差误差模型,分析了机载InSAR区域网平差参数、观测值及定权方法。利用自主研发的机载InSAR区域网平差软件系统完成了四川绵阳测区分辨率为0.5m的4条航带共76景影像约500km2的机载InSAR区域网平差实验,在大面积、稀少控制条件下满足1∶1万DEM、DOM定位精度要求。     

星载InSAR立体基线定标方法

在专用的星载InSAR系统中,基线矢量精度是影响地面高程精度的主要因素之一,对其进行定标能有效提高目定标位的精度。目前,基线定标方法多采用简化的二维平面模型,该模型忽略了顺轨基线分量,导致其定标精度不高。针对此模型存在的不足,提出了一种符合星载InSAR工作特点的立体基线模型,通过建立局部移动坐标系,简化定标参数,优化处理过程。仿真数据处理结果表明,该方法能完成高精度InSAR基线矢量定标,可为星载InSAR系统定标提供支撑。