A strategy for an accurate estimation of the basal permittivity in the Martian North Polar Layered Deposits

This paper deals with the investigation of the Mars subsurface by means of data collected by the Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding working at few megahertz frequencies. A data processing strategy, which combines a simple inversion model and an accurate procedure for data selection is presented. This strategy permits to mitigate the theoretical and practical difficulties of the inverse problem arising because of the inaccurate knowledge of the parameters regarding both the scenario under investigation and the radiated electromagnetic field impinging on the Mars surface. The results presented in this paper show that it is possible to reliably retrieve the electromagnetic properties of deeper structures if such strategy is accurately applied. An example is given here, where the analysis of the data collected on Gemina Lingula, a region of the North Polar layer deposits, allowed us to retrieve permittivity values for the basal unit in agreement with those usually associated to the Earth basaltic rocks.     

极化SAR参数优化与光学波谱相结合的面向对象土地覆盖分类

提出一种基于极化参数优化的面向对象分类方法。该方法结合光学和SAR数据,有效提高了对地物的识别能力。本文方法的关键在于:在■分解中,使用光学影像指导SAR影像选择同质点,使其更精确地估计极化参数并结合光学波谱信息作为输入特征;使用面向对象的分类方法,仅将光学影像作为分割输入,避免SAR噪声引起的分割错误。以美国Bakersfield地区的Sentinel-1/2数据为例,确定7种地物类型,对比分析不同输入与不同分类器对分类结果的影响。研究表明,优化输入参数在纹理丰富区域能够有效提高分类精度;面向对象的分类结果更加稳定并较好地维持地表几何特征;改进分类方法较传统分类方法总体精度提高了近10%,达到92.6%。     

轻便型变形监测雷达的研制与基本性能测试

本文介绍自主研发的轻便型变形监测雷达的原理结构和特点,并通过一系列实验对该雷达进行基本物理参数和精度的初步测试以及建筑物变形监测方面的应用实验。通过实验证明,该雷达的测量精度达到0.1mm,最远可以观测到800m外的目标,可以用于建筑物变形监测,该雷达也用于边坡、大坝、桥梁等目标的远程变形监测。同时,该雷达在重量、体积、功耗等方面有着优势,解决同类产品笨重、难以携带作业的问题。     

基于高分三号数据的干涉测量研究

合成孔径雷达技术与传统测量技术相比,实现全天时、全天候对地观测,并监测地面的形变信息。2012年前,INSAR研究和应用团队仍然停留在依赖于国外数据的窘迫现状。随着资源三号、环境一号卫星的发射,作为光学卫星为我国测绘事业提供不少便利,但是国内并没有一颗真正意义的SAR卫星。2016年,高分三号作为首颗SAR卫星解决国内SAR卫星数据短缺的问题,研究高分三号卫星的InSAR能力,同时将高分三号卫星应用范围得以拓展。本文对高分三号河南省登封市周围地区进行实验分析,并与InSAR技术成熟的哨兵一号卫星数据进行对比分析,得出结论:①合成孔径雷达采集时间间隔29 d或者29 d的倍数并且雷达入射角相同的高分三号数据可以用于InSAR试验,通过合成孔径雷达干涉测量技术对地表进行形变监测,验证高分三号的干涉测量能力;②通过高分三号数据进行山区形变监测,利用哨兵一号数据对测区进行对比分析,验证高分三号提取地表形变信息的能力。     

探地雷达在土地整治道路工程验收中的应用研究

道路验收工作中,厚度、压实度等工程参数常常是验收工作中的重要指标,基于探地雷达的道路工程质量检测技术在土地整治项目区的道路验收中可以达到无损、快速和准确。研究采用pulse EKKO PRO 1000型探地雷达,使用剖面法对道路工程混凝土路面进行雷达探测,结合现场钻孔取心进行电磁波速度修正,经过校正、增益、背景去噪、反褶积等多项预处理,有效抑制噪声,提高分辨力,最后根据相应的电磁波传播速度值完成厚度分析工作,获得不同设计标准的道路工程面层与基层的厚度结构与路面的均匀度情况。结果表明,探地雷达对道路厚度结构探测最大相对误差不超过1.43%,标准差介于0.08~0.66之间,可见其准确度超越了传统方法,精度可靠;经处理后雷达图像清晰,可同步了解道路面层与基层的介质均匀度情况,其中面层厚度起伏不大,个别路段基层压实不充分,厚度不均。符合设计标准与验收要求,为土地整治道路工程的验收与质量评价工作提供有效的帮助。     

Investigation of the ground displacement in Saint Petersburg,Russia, using multiple-track differential synthetic aperture radar interferometry

Global sea level rise and local land subsidence might exacerbate the risk of flooding in coastal plains. Among other cities, this is also the case for the high-latitude city of St. Petersburg, which has long been threatened by flood events. To protect the urban area from storm surges, the Union of Soviet Socialist Republics (USSR) in 1978 approved the construction of the 25 km long Flood Prevention Facility Complex (FPFC), which was completed in 2011. The risk of flooding in the city area of St. Petersburg is amplified by the fact that large sections of the coastal area have been reclaimed from the sea. In this study, we investigate the temporal evolution of the ground displacement in St. Petersburg. To this end, we perform an extended analysis based on the application of a simplified version of the differential interferometric synthetic aperture radar technique, known as the minimum acceleration (MinA) approach. The MinA algorithm is a multi-satellite/multi-track interferometric combination technique that allows working with multiple sets of SAR images. The method allowed generation of time series of two-dimensional (2-D) (i.e. East-West and Up-Down) deformation of the terrain by processing two sequences of Sentinel-1A/B (S-1A/B) SAR images acquired from 2016 to 2018, along the ascending and descending flight passes. The Small BAseline Subset (SBAS) algorithm was independently applied to the two sets of SAR data to generate the relevant Line-Of-Sight (LOS)-projected ground deformation time series. Subsequently, the LOS-projected deformation products were geocoded and jointly combined. The results indicate that the deformation in the city is predominantly vertical (i.e. it is subsiding) with a maximum subsidence rate of about 20 mm/year corresponding to the newly sea-reclaimed lands. Finally, the error budget of the retrieved 2-D deformation time series has also been addressed.     

双轨D-InSAR技术监测矿区地面沉降的应用

合成孔径雷达差分干涉测量(Differential interferometry synthetic aperture radar,D-InSAR)技术在矿区地面沉降监测领域具有独特的优势和巨大的发展潜力。为分析并掌握济宁某矿区地面沉降的变化状况,选取具备高穿透植被能力的L波段的ALOS PALSAR数据,基于双轨D-InSAR技术对采煤塌陷进行动态监测,获取矿区的形变信息,并与水准数据进行对比分析,进而为有效的进行矿山地质环境保护与治理恢复提供一定的理论依据和技术支持。     

基于间断自适应MRF的相位解缠算法

合成孔径干涉雷达（InSAR）技术已被广泛应用于地面高程信息的获取。相位解缠作为其关键步骤直接关系到地表高程的提取精度。然而,相位解缠受相位连续性假设的限制无法识别间断相位,影响在陡峭地形区域的高程反演精度。针对上述问题,本文提出了一种基于间断自适应马尔可夫随机场模型（DA-MRF）的相位解缠算法处理间断相位。首先构建DA-MRF模型的能量函数能够自适应地在连续相位处保持像素连接,同时在间断相位处阻断像素连接;然后再利用图割算法优化能量函数,完成相位解缠。仿真和实测数据试验证明,本文方法与常用的相位解缠算法相比,具有更强的间断相位保持能力,更适用于地形变化剧烈场景中的地形重建。     

一种快速非局部平均合成孔径雷达海洋图像斑点噪声抑制方法

合成孔径雷达在海洋环境监测和海洋研究中扮演着越来越重要的角色。受其成像机制的影响,合成孔径雷达图像总是受到斑点噪声的污染。斑点噪声的存在会增大目标识别、跟踪和分类的难度,也会降低雷达信号的信噪比。合成孔径雷达海洋图像具有一些特殊的性质：海洋现象在雷达图像中主要呈现为条带状或斑块状的结构。这些条带状或斑块状的结构呈现出高度的自相似性或信息冗余。非局部平均方法能够衡量图像中不同图像块之间纹理结构的相似性,并利用图像的自相似性对图像进行去噪。但非局部平均去燥方法存在计算量巨大、计算耗时长的缺点,这几乎限制了其实际应用。本文采用一种自适应方法将雷达图像中的像素点区分为纹理区像素点和平坦区像素点。对纹理区像素点,采用较大的相似窗和搜索窗,对平坦区像素点,采用较小的相似窗和搜索窗,从而提高计算速度。进一步,本文基于计算统一设备并行架构（CUDA）技术,利用计算机图形处理器（GPU）对前述算法进行并行加速。与经典非局部平均算法相比,加速后算法的计算效率提高了200倍。     

水平非均匀性蒸发波导诊断及其对雷达探测的影响

蒸发波导是发生在海气边界层的一种异常折射现象,因为其分布广、发生概率大,所以被认为是对海上电子装备影响最为显著的波导类型。然而由于其形成机制复杂,且在近岸地区存在水平不均匀性,使得目前非均匀蒸发波导的诊断及其应用还未能落实到实际工作中。针对这一现状,首先利用G L Geernaert的方法修正了Monin-Obukhov相似理论,将其扩展到海洋大气表面边界层不均匀条件下;其次在Babin模式的基础上引入张强普适函数的非线性修正因子与阵性风速,从而将蒸发波导诊断模式的适用范围拓展到近海沿岸地区和甚低风速条件下。并在此基础上研究了蒸发波导水平非均匀性对雷达探测的影响,得到了水平非均匀蒸发波导能够改变均匀波导环境下雷达的探测距离及其盲区的分布。