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。     

基于二维形变场的地基SAR精度验证与分析

地基SAR(synthetic aperture radar)可实现高精度的小区域性连续形变监测。为研究其形变探测能力与精度,建立了一套精度验证平台和系统。在楼顶布设不同位置分布的角反射器,并采用步进平台控制角反射器模拟不同数值形变,形变角反射器与稳定点及楼顶表面构成小区域二维形变场,利用IBIS-L(image by interferometric system-landslides)系统完成形变监测与分析。实验结果表明,当角反射器发生毫米级形变时,地基干涉雷达IBIS-L系统形变探测平均精度为0.27 mm,而角反射器发生亚毫米级形变时,其形变探测平均精度为0.11 mm;该系统可以实现小区域性的亚毫米级形变探测,对于缓慢微小变化,其具有更好的形变探测能力与可靠性。     

基于降斑各向异性扩散的SAR图像海岸线提取

受SAR图像相干斑噪声的影响,传统基于阈值的SAR图像海岸线提取方法难以迅速、精确地提取结构复杂精细的海岸线。为此,提出一种结合降斑各向异性扩散和大津法的SAR图像海岸线提取方法。首先,利用降斑各向异性扩散方法对SAR图像进行滤波,使其在尽可能滤除掉相干斑噪声的同时保持精细边缘和纹理结构;然后,以类间方差最大为准则,自适应地确定阈值,实现滤波结果图像二值化分割。在分割结果中,利用连通域标定法标定图像域,去除误分割的连通域,得到准确的海陆分割结果,以实现精确的SAR图像海岸线提取。对具有不同特点的真实大尺度SAR图像的实验结果和定量评价结果表明本文方法可以高精度地提取出光滑、连续的海岸线,相较其它方法具有更强的实用性。     

对地观测技术用于汶川和玉树地震灾害的研究

汶川、玉树大地震造成了重大人员伤亡和财产损失。地震发生后,对地观测技术成为地震灾害监测与灾情评估的重 要手段。本文将从三个方面论述对地观测技术在上述地震灾害评估和研究中所发挥的作用：一是利用高分辨率光学对地观 测技术,建立堰塞湖、道路损毁、崩塌/滑坡/碎屑流等次生地质灾害的遥感分析方法和模型,系统监测汶川地震次生地质 灾害的空间分布、损毁范围、风险程度;二是利用宽幅和干涉两种模式SAR数据,分析玉树地震的区域地质构造和岩性分 布特征,获得玉树地震同震形变场大小及其空间分布信息,证明了多模式SAR在地震灾情协同分析与评价中的有效性和重 要潜力;三是建立了地震灾害三维模拟评估系统,提高了对地震灾害三维模拟的精确性,为地震灾情的精确三维评估提供 了系统平台。     

毛乌素沙漠东南缘全新世剖面光释光年代及古气候意义

在毛乌素沙漠东南缘锦界地区发现的具有3层深棕色至黑色古土壤的全新世剖面,记录了至少3次大型沙地固定与活化的交替演化.在锦界剖面厚约5m的全新世地层中采集了10个光释光样品,利用石英光释光测年单片再生法(SAR),建立了锦界剖面全新世(>7.5-0.2ka)年代格架.结合粒度、磁化率气候变化代用指标和光释光年龄序列,得到...     

基于小波阈值优化和边缘检测的SAR影像斑点噪声滤除

探讨在小波频域内进行SAR斑点噪声分析的特点和优势，回顾小波频域斑点噪声滤除的方法，结合前人阈值优化和边缘检测蝗思想提出一种新的斑点噪声消除方法，试验表明所研究的噪声滤除方法，同各种空间域滤波方法和已有的小波频域滤波方法比较，在噪声滤除和信息保留两方面的综合效果有明显提高，具有一定的应用价值。     

联合多源遥感数据监测四川木里县森林火灾

森林火灾既严重影响森林生态系统的稳定,还威胁到人类生命财产安全。传统监测森林火灾方法,覆盖范围小,难以及时监测小面积火灾。遥感卫星能大范围精确监测火情,提高了监测方法的时效性,但使用单一卫星数据源很容易受到云雨等客观环境因素影响,降低监测的时效性。本文以四川木里藏族自治县"330森林火灾"区域为对象,开展多源卫星遥感数据对小范围火灾联合监测的研究。首先,充分挖掘高分四号高时空分辨率和中红外火烧敏感波段优势,联合烟幕、温度和植被指数时序变化确定火烧时间与位置;然后,使用Sentinel-2数据监测不同火烧区域光谱信息;接着,使用Sentinel-2数据提取dNBR(differenced Normalized Burn Ratio),提出了基于最大类间方差算法(OTSU)分步骤确定不同程度火烧迹地与面积的方法;最后,建立Sentinel-1A极化比值PR (Polarization Ratio)和NDVI之间关系,利用微波雷达突破云雨限制。结果表明:(1)高分四号联合IRS(InfraRed Scanner)和PMS(Panchromatic Multispectral Sensor)能够实时监测小范围火灾;(2)根据火点位置,确定火灾蔓延期间NDVI下降(由0.7降低至0.25),确定起火时间(3月30日);(3)火灾区域与未受灾区,以及不同类型火烧迹地之间的光谱在490—2200 nm范围存在差异;(4)基于OTSU算法自动确定阈值,确定林地损失面积41.56公顷(dNBR=0.35),精度达94.67%,提取林地过火未损失面积66.56公顷(dNBR=0.10),精度达90.94%,林地损失区域基本符合实际调查结果;(5)火灾前后极化比值由6.6 dB升高至10.8 dB,NDVI与PR经线性回归,R2=0.58,验证R2=0.50。联合多源卫星监测森林火灾,能提高森林火灾监测的时效性,避免了云雨等复杂环境的影响。研究成果能为小火点的及时识别和灾害评估提供参考,其应用可为林火应急响应提供技术支撑。     

基于小波的SAR影像纹理分析

在分析SAR影像特征的基础上 ,引入了基于小波的纹理提取方法 ,并采用第二代提升小波与双正交小波对SAR影像进行小波二级分解 ,提取影像各尺度上的小波特征系数。对机载的SAR影像进行了纹理分析及分类 ,得出了不同小波的分类分析结果。     

Detecting the slope movement after the 2018 Baige Landslides based on ground-based and space-borne radar observations

On Oct. 11 and Nov. 3, 2018, two large-scale landslides occurred in the same location in Baige Village, Tibet, and massive rocks fell and encroached into the Jingsha River. These landslides posed a severe risk to the upstream and downstream areas. The occurrence, development and evolution of landslides are accompanied by a large number of changes in measurable variables. The deformation data are one of most important parameters for characterizing change and development trends of a landslide. This paper is centered on the results derived from ground-based radar and space-borne Synthetic Aperture Radar (SAR) images in the post-event phase to monitor the Baige landslides and to assess their residual risk. Two technologies play important roles in identifying and characterizing impending catastrophic slope failures: ground-based radar reveals the horizontal deformation, and satellite SAR images reveal the azimuth and range offset deformation. By combining satellite and ground-based SAR observations, we obtained high-precision three-dimensional (3D) deformation results and found that the vast majority of the instability regions mainly occur in the source area of the slope failures and that the direction of collapse converges from all sides to the middle. Additional information from UAV orthophoto maps and GNSS measurements also reveal that several cracks are distributed on the trailing edge of the landslide and are still moving. The comprehensive results revealed that the moving rock mass has still been remarkably active after the two landslide events. This study combined ground-based and space-borne SAR data to develop a long-term monitoring and stability evaluation process for implementation after a large landslide disaster. Based on the distribution characteristics of the 3D deformation fields, the present and future stability of the Baige Landslide was analyzed.     

德国新型雷达遥感系统TerraSAR-X介绍

2007-06-15,德国雷达遥感卫星TerraSAR-X在俄罗斯位于Kazachstan的Baikonur发射中心发射成功。4d后,第一批雷达数据成功传回到位于德国Neustrelitz的德国遥感数据中心(DFD)。发射后8周,卫星系统已经完全正常运行,并传回了超过2 500幅雷达图像。第一批影像产品已经由DLR遥感信息处理研究所(IMF)制作完成。