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.     

机载SAR遥感测图技术及应用

合成孔径雷达(SAR)遥感不同于光学遥感的特点使得其在特定场合的应用有着独特的优势和应用潜力。该文系统介绍了中国测绘科学研究院近10年来在雷达测图数据获取、处理系统建设和雷达测图关键技术研究等方面的代表性成果,包括机载多波段多极化SAR测图系统、X波段双天线极化干涉SAR系统、微小型全极化MiniSAR系统等。针对机载SAR硬件系统的集成和测图软件系统开发中的难点问题和关键技术问题以及创新成果进行了重点阐述,对成果的主要应用进行了简要介绍。该文是对SAR测图课题组多年来研究成果的一个系统总结,也是对SAR遥感测图技术今后的研发重点的展望。     

GPS/INS支持下的机载干涉SAR定标试验

干涉定标技术是机载InSAR获取高精度DEM的关键技术,根据GPS高精度定位数据支持下的机载SAR定标模型,通过一定数量的地面定标点校正干涉SAR系统参数,InSAR与高精度GPS/INS技术的结合进一步提高了InSAR测图的精度。文中对GPS支持下的干涉定标技术进行仿真试验,基于机载SAR正侧视模型的成像几何关系,建立关于干涉参数和地面定标点的定标模型,采用基于敏感度方程的干涉定标方法,对地面定标点的测量高程值上加入不同的随机误差,分析该测量误差对干涉定标结果的影响,结果表明,高精度的GPS定位数据提高了机载InSAR测图的精度。     

基于DGPS/IMU的机载InSAR系统DEM生成技术

InSAR技术是近年来在SAR基础上发展起来的一种新技术,机载InSAR系统在国外已得到广泛应用.根据InSAR测量原理,在系统中需装有高精度的DGPS/IMU系统,测量雷达天线位置和基线倾角,用于求解地面目标点高程,但如何求解目标点平面坐标研究不多.在介绍了InSAR高程求解的基础上,结合SAR成像原理,使用高精度DGPS/IMU系统获取的数据,提出了平面坐标的求解方法,并使用实际的机载InSAR数据进行了试验.结果表明,利用提出的方法可以满足其精度要求.     

稀少控制下机载InSAR区域网联合地理编码方法

针对机载InSAR未经地理编码的斜距高程图,提出机载InSAR斜距高程图绝对定向模型,用于定位和地理编码。模型利用斜距的高程信息进行斜地距转换,消除了影像像点之间的相对位移,然后将转换后的地距高程图视为刚体,进行相似变换,转换到物方空间坐标系下,从而建立由影像坐标和相对高程信息到地面三维坐标的映射关系。在绝对定向模型的基础上,以每个地距高程图作为单元模型,利用各单元模型彼此间的公共点连成一个区域,利用少量的控制点进行区域网平差,求得各模型的定向参数和加密点的坐标,实现了稀少控制下的机载InSAR多片联合地理编码。利用我国西部横断山脉地区3个条带2.5 m分辨率的机载InSAR数据组成区域网进行平差试验,通过对多种控制点布设方案进行比较,确定区域网平差控制点布设方案,结果显示在9个控制点的情况下精度趋于稳定,满足1∶50 000测图要求。     

机载SAR交向立体模式及定位方法研究

为了充分使用构架或受限飞行时获取的交向影像,本文对机载SAR交向立体模式及定位方法进行了研究。首先,简要比较了三种利用SAR影像提取DEM的方法,分析了机载雷达立体测量的意义。其次,研究了SAR交向立体获取方式及所获取立体影像对的特点。最后,应用两种立体定位模型,即距离-多普勒模型和多项式正射校正模型,对陕西某地1m分辨率SAR影像对进行了实验分析,取得了较好的定位精度。     

机载X波段极化干涉SAR数据非监督分类方法研究

针对经典极化分类算法在处理机载X波段SAR数据时将过多地物分为体散射类型,并且容易受噪声影响,分类结果存在大量误分现象的问题,通过对机载X波段SAR数据非监督分类方法的研究,提出将极化干涉信息用于机载X波段极化干涉SAR数据的分类。通过运用极化干涉数据进行目标分解得到参数A1和A2对数据进行初始分类,然后结合改进的Wishart最大似然分类算法来进行地物的自适应分类。实验结果表明,该方法能有效避免平地效应的影响,抗噪性好,能正确区分三种典型散射类型,分类效果明显优于极化分类效果。     

大旋角影像的绝对定向方法研究

针对近景摄影测量中影像与地面坐标系间存在大旋转角的问题,在分析现有绝对定向算法的基础上,提出了一种适合大旋转角影像的绝对定向方法,采用奇异矩阵分解获取较准确的角元素初值,并结合最小二乘平差进行粗差剔除和绝对定向精确参数解算。试验表明,本算法计算简单、收敛速度快,具有很好的实用价值。     

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。     

机载LiDAR技术在西南某机场大比例尺地形测量中的应用研究

我国西南地区地形复杂,地势起伏大,植被发育茂盛,传统的地形图测量工作常面临难度大、危险系数高、测量信号差等问题.本文以西南某机场为例,利用机载LiDAR技术测绘了场区1:1000比例尺地形图,基于LiDAR点云数据和影像数据生成了场区的DEM和DOM数字测绘产品,并对点云数据和地形图测绘结果进行了精度统计与质量评价.结...     

基于参考DEM的机载InSAR定标方法

研究无人工靶标的干涉定标方法对促进机载InSAR技术在山区等复杂地形的测绘、制图等定量应用有重要的实用价值。本文提出一种新的基于参考DEM的干涉定标方法,在InSAR定标中用已知高程精度的参考DEM与待定标的InSAR系统生成的DEM进行比较,利用参考DEM模拟SAR图像,获得大量定标所需的控制点坐标来建立敏感度矩阵,并对敏感度方程的解算进行了改进,同时将干涉处理与定标过程相结合,改进了干涉处理过程,最后得到定标后的干涉参数并生成DEM,利用机载数据进行了实验验证,并分析了无人工靶标干涉定标实验结果的误差。     

一种分形模型的机载InSAR DEM空洞填补方法

针对如何提高机载InSAR DEM空洞填补精度和DEM对地形细节描述的难题,该文对分形模拟的中点位移插值函数做了改进。首先,提出了动态分形参数提取思路,根据选定的窗口动态提取局部分形参数,使提取的分形参数局部精度显著提高。其次,提出了分形曲面中心内插法,以正方形为图像基元,将两点信息扩展到8点信息来充分显示局部变化的细节信息;考虑到对采样点点数和位置的要求,结合距离加权平均法来弥补周围不够8点的特殊情况。最后,以国产机载X波段全极化InSAR影像提取的DEM为数据源进行了实验。实验结果表明,相比传统的中点分形内插法,该方法不仅能有效提高空洞填补精度,且能更好地描述地形的细节信息。     

A case study of using external DEM in InSAR DEM generation

Synthetic aperture radar interferometry (InSAR) has been used as an innovative technique for digital elevation model (DEM) and topographic map generation. In this paper, external DEMs are used for InSAR DEM generation to reduce the errors in data processing. The DEMs generated from repeat-pass InSAR are compared. For steep slopes and severe changes in topography, phase unwrapping quality can be improved by subtracting the phase calculated from an external DEM. It is affirmative that the absolute height accuracy of the InSAR DEM is improved by using external DEM. The data processing was undertaken without the use of ground control points and other manual operation.     

一种适合于数字近景影像的绝对定向方法

数字近景影像的绝对定向同经典的航空摄影测量有很大的不同,为提高数字近景影像的绝对定向精度,提出了一种基于逐次相关条件平差模型的近景影像绝对定向方法。首先给出计算绝对定向参数初始值的严密公式。然后利用绝对定向方程的严密线性化形式进行逐次相关条件平差。同传统的基于经典间接平差的绝对定向方法相比,该方法可有效提高绝对定向的精度,非常适合于数字近景影像的绝对定向。     

一种利用正交矩阵反问题进行绝对定向的快速算法

绝对定向在立体摄影测量中具有很重要的作用。本文在研究正交矩阵反问题及其最佳逼近的基础上,提出了一种利用正交矩阵反问题进行绝对定向的快速直接算法,该算法直接对系数矩阵进行奇异值分解来求旋转矩阵的最小二乘解。实验表明,该算法具有明显的优越性和适应性。